חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו מערכת ליצירת הצפנה על גבי סיבים אופטיים שאינה מוגבלת במרחק

חוקרים באוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה ליצירת מפתח הצפנה על גבי סיבים אופטיים, תוך תיאום יצירת המפתחות בין שני הצדדים מבלי שאלו ייחשפו, ובלא מגבלות מרחק. המחקר, בראשותו של ד"ר קובי שויער מקבוצת הננו-פוטוניקה בבית הספר להנדסה, פורסם בכנס CLEO העוסק בהצפנה אופטית.

השיטה של החוקרים, עליה גם רשמו פטנט, מתגברת על המגבלה העיקרית של שיטות ההצפנה האופטיות הקיימות, שלא הצליחו לבצע את תפקידן בשל ההגברות הרבות המבוצעות בכל כמה עשרות קילומטרים כדי להתגבר על הנחתת האות בסיבים האופטיים.

לדברי ד"ר שויער, הבעיה העיקרית בשיטות הקיימות היא כיצד להעביר את מפתח ההצפנה, כך שרק שלאחר ההצפנה, יוכל הנמען לקרוא את תוכן המסר. השיטה הנפוצה כיום, הסביר, היא יצירת מפתח הצפנה באמצעות מכפלה של שני מספרים ראשוניים ארוכים מאוד ופירוקה לגורמים. כך, החוקרים נאלצים להשתמש במספרים יותר ויותר ארוכים (בעלי למעלה מאלף ספרות), כדי להימנע מגילוי המספרים הללו, ובסופו של דבר גם הצפנות שחשבו שייקח זמן ממושך לפצח – כבר פוצחו.

שיטה אחרת, המשיך ד"ר שויער, היא שיטת ההצפנה הקוונטית, העושה שימוש בתכונות של מכניקת הקוונטים, שמאפשרות לשני הצדדים ליצור מפתח ולוודא שאף אחד לא הציץ במידע בדרך, ואם הציץ – ניתן להעריך כמה מהמפתח נחשף. "השיטה הזו נראית נפלא לכאורה, אבל בפועל, יש בה כמה בעיות", מסביר ד"ר שויער. "למשל, העובדה שלא ניתן להעביר את מפתח ההצפנה למרחק של יותר מ-150 ק"מ".

כדי לפתור את הבעיה הזו, הגו החוקרים רעיון פשוט: הם השתמשו בסיב אופטי רגיל לחלוטין, מהסוג הנמצא בשימוש מסחרי, אך במקום להציב בצד אחד משדר ובצד השני מקלט, הם יצרו לייזר ארוך מאוד, הפרוש בין שני הצדדים. בכל צד הוצבו שתי מראות שכל אחת מהן מחזירה אור באורך גל אחר. אורך גל אחד מייצג את הסיבית 0 ואורך הגל השני מייצג את הסיבית 1. כל אחד מהמשתמשים בוחר את אחת מהמראות באופן אקראי ומחבר אותן ללייזר. אם שני הצדדים בחרו באותה סיבית – למשל 1, יתפתח בלייזר אור בצבע מסוים, אך אם שני הצדדים בחרו 0 – האור יקבל צבע אחר. אם כל אחד בחר בסיבית אחרת, יתקבל חושך.

במצב זה, המצותת יוכל להבין ששני הצדדים בחרו סיביות שונות, אך לא יוכל לדעת באילו סיביות – וכך מתקבל למעשה מפתח הצפנה, משום שבניגוד למאזין, כל אחד מהצדדים יודע במה הוא בחר ולכן יודע שהצד השני בחר בסיביות ההופכיות. את התרגיל הזה ניתן לבצע בעשרות אורכי גל שונים ולקבל בו זמנית עשרות סיביות מוצפנות.

עופר קוטליצקי, תלמיד לתואר שני במעבדתו של  ד"ר שויער, הצליח להעביר מפתח בשיטה זו על גבי סיב מסחרי רגיל באורך של 200 קילומטר, כאשר לדברי ד"ר שויער, אין מגבלה עקרונית לאורך הסיב, שיכול לעבור דרך המגברים הרגילים המגבירים בכל כמה עשרות קילומטרים את הנתונים האופטיים.

אם וכאשר היישום יהפוך למסחרי, הוא עתיד להקל על תעבורת המידע המוצפן באינטרנט (למשל טרנזקציות כספיות), ביצוע עסקאות בין בנקים, יישומים ביטחוניים ועוד. לדברי ד"ר שויער, הפרויקט זכה למימון ממשרד הביטחון, מהקרן הגרמנית ישראלית למדע ומתוכנית BIRAX – ישראל בריטניה. במסגרת זו מקיימת המעבדה שיתוף פעולה עם אוניברסיטת אסטון, דבר שיאפשר לחזור על הניסוי בסיוע מגברים טובים יותר.