Каждый раз, когда математики создавали новые шифры для засекречивания сообщений, находились другие математики, которые раскрывали эти шифры. Если удается подслушать само сообщение, то алгоритм и ключ, с помощью которых оно было закодировано, рано или поздно могут быть раскрыты, и тогда тайное становится явным. За последнее десятилетие положение несколько изменилось.
С появлением стандарта кодирования данных (Dаtа Encryption Standard) даже знание используемого при шифровании алгоритма, как считают специалисты, не облегчает задачу расшифровки кода, а в системах ключей общего пользования знания половины ключа не достаточно для быстрого раскрытия шифра. Новый метод, называемый квантовой криптографией, основан на другом принципе, который делает невозможным подслушивание без того, чтобы оно осталось незамеченным на передающей и принимающей сторонах.
Однако это сопряжено с рядом нежелательных явлений: данные передаются сравнительно медленно, а система связи способна работать в лучшем случае на расстояниях не более нескольких километров и передавать при этом можно только случайные биты. Метод квантовой криптографии, разработанный Ч. Беннетом из Исследовательского центра им. Т. Уотсона корпорации IBM и Ж. Брассаром из Монреальского университета, основан на том факте, что при измерениях, производимых в квантово-механических системах, в частности такой, как фотон, информация о состоянии системы, в котором она находилась до измерения, разрушается.
Чтобы получить информацию, подслушивающее устройство должно произвести определенные измерения, и таким образом, при любом вмешательстве в линию передачи перехватываемое сообщение искажается. В физической модели, разработанной Беннетом и Брассаром, «квантовый канал» состоит из устройства, посылающего одиночные фотоны, имеющие либо прямолинейную (вертикальную или горизонтальную) поляризацию, либо диагональную (под углом 450 или 1350 к горизонтальному направлению), и детектора на другом конце, считывающего поляризацию приходящих фотонов.
Если фотон и детектор· имеют одну и ту же ориентацию, (прямолинейную или диагональную), то детектор способен правильно определить поляризацию фотона (соответственно вертикальную, горизонтальную, под углом 450 или 1350 к горизонтали), но если они ориентированы по-разному, результаты будут случайными: диагональный фотон всегда имеет 50% вероятность пройти через прямолинейный детектор, и наоборот.
Во время сеанса связи передатчик посылает цепочку битов с произвольной последовательностью ориентаций. Приемник также выбирает произвольную последовательность ориентаций при детектировании. После передачи приемник сообщает передатчику по обычным каналам связи ту последовательность ориентаций, которая была выбрана для детектирования, а передатчик указывает, какие ориентации были выбраны правильно.