Закони квантової фізики можуть стати основою технологій виготовлення одноразового пам'яті, призначеної для систем комп'ютерної безпеки
Деякі системи комп'ютерної безпеки й обмеження доступу до інформації можуть стати невразливими для противників будь-якого рівня завдяки використанню в них базових законів квантової фізики. Дослідження в цьому напрямку, проведені І-Кай Ліу (Yi-Kai Liu), ученим з американського Національного інституту стандартів і технологій (National Institute of Standards and Technology, NIST), продемонстрували, що саме принципи квантової механіки дозволять реалізувати пам'ять, дані з якої можна прочитати фізично тільки один раз, тип пам'яті, який неможливо реалізувати за допомогою законів звичайної фізики.
Одноразова пам'ять (one-shot memory) може використовуватися в самих різних областях комп'ютерної безпеки, таких, як перекази значних сум грошей за допомогою систем електронних переказів або передача конфіденційної інформації. У квантову пам'ять такого типу можна записати одночасно два види різної інформації, до якої можуть бути, наприклад, коди доступу до банківського рахунку відправника та коди доступу до рахунку одержувача. Отримавши яким-небудь чином в своє розпорядження одноразовий носій інформації, зловмисник не зможе скористатися значеннями обох ключів, і, отже, він зможе виконати свої зловмисні дії лише з одним ключем, але не з двома відразу.
"Коли зловмисник опановує фізичним носієм інформації, звичайних методів захисту стає недостатньо. Будь-які коди і шифри піддаються злому, а стерта інформація, при використанні певних методів, може бути відновлена навіть після багаторазового перезапису елементів пам'яті. Тому для побудови стійких систем захисту інформації потрібно використовувати такі носії, які не допустять багаторазового зчитування записаної на них інформації" - розповідає І-Кай Ліу, - "При створенні таких носіїв ми не можемо покластися ні на один з існуючих нині методів захисту, для цього краще всього використовувати деякі фундаментальні фізичні закони і явища, які неприступні для злому".
Природно, інформація в квантової одноразової пам'яті буде зберігатися в заплутаних квантових бітах, кубітах, як і в інших квантових системах, використовуючи квантові властивості речовини, такі як поляризація або момент обертання (спін). Використовуючи технологію квантового спряженого кодування (conjugate coding) в одну і ту ж область квантової пам'яті можна записати два роздільних набору даних, але так як процедура читання може бути здійснена тільки один раз, то користувач буде мати можливість відновити тільки один набір даних.
Потенційний ризик для такого способу кодування інформації полягає в існуванні і використанні більш тонкого квантового явища, явища квантової заплутаності. Якщо потенційний противник зуміє заплутати з кубітами носія інформації інші квантові частинки, то він зможе прочитати інформацію з носія стільки разів, скільки йому буде завгодно, отримавши в своє розпорядження обидва ключа, що стане повним крахом для системи комп'ютерної безпеки.
Однак, в даний час, так і в найближчому осяжному майбутньому, не існують і не з'являться технології, що дозволяють "прив'язати" до двох вже заплутаним часткам третю частинку, не порушуючи при цьому квантового стану всієї системи. Тому, поки можна буде вважати такий метод захисту інформації достатньо надійним. "З практичної точки зору квантові пристрої є в даний час ще дуже складними і дуже дорогими. Але з урахуванням найвищого рівня безпеки, який вони можуть забезпечити, їх використання може бути обґрунтованим у деяких випадках навіть вже в наш час" - розповідає І-Кай Ліу, - "Наші дослідження є лише фундаментальними дослідженнями в області застосування квантових систем для захисту інформації, але в недалекому майбутньому такі системи безсумнівно з'являться і будуть працювати в реальному світі".