21 Feb 07 Toshiba plug Loophole pada Keamanan Kriptografi Kuantum

Penelitian Toshiba mengumumkan hari ini bahwa mereka telah mengembangkan dua teknologi baru untuk mengatasi distribusi kunci kuantum (DKK) aman nir-kondisi ‘unconditionally secure’ . Untuk mencapai hal ini, Toshiba melakukan riset untuk mengatasi loophole keamanan yang potential pada sistem DKK saat ini. Bagian dari teknologi ini telah dipamerkan pada pameran Nano Tech 2007 di Tokyo.

Pada prinsipnya, DKK menyediakan keamanan yang absolut dalam pengiriman kunci rahasia antar dua orang (two parties) pada jaringan fiber optik. Akan tetapi sistem DKK yang telah dikembangkan sampai saat ini memiliki sebuah vulnerabilitas yang sangat terbuka untuk di hack. Dioda laser arus lemah (weak laser diode) yang digunakan untuk membangkitkan pulsa-pulsa foton tunggal yang akan membawa kunci kuantum, kadang akan membangkitkan pulsa-pulsa multi-foton.

Sebagai akibatnya, seorang hacker/mata-mata mampu memecahkan (split off) satu dari foton ekstra ini dan kemudian mengukurnya, sementara itu membiarkan pulsa foton yang lain tanpa terganggu, sehingga pemastian bagian dari kunci tetpa tidak terdeteksi. Selanjutnya, seorang hacker mampu menemukan kunci keseluruhan, dengan cara memblok pulsa foton tunggal dan mengizinkan hanya pulsa multi-foton yang lewat akan leat jalur fiber optik.

Dua solusi untuk masalah ini telah ditemukan, yang pertama seperti yang telah diimplementasikan oleh Toshiba pada sistem DKK-nya.

Toshiba telah mengimplementasikan sebuah metode baru DKK, yaitu melalui proses “interspersed” pada pulsa foton-tunggal secara acak dengan sejumlah “decoy pulses”. Pulsa-pulsa decoy ini lebih lemah umumnya dan sangat jarang memuat dua atau lebih foton. Jika seorang hacker berusaha melakukan serangan “pulse-splitting”, dia akan mengirimkan suatu fraksi pulsa decoy ini ‘lebih rendah’ ketimbang pulsa-pulsa sinyal. Jadi, melalui pemonitoran transmisi pulsa decoy dan sinyal secara terpisah, cara intervensi di atas dapat dideteksi.

Dengan pengenalan pulsa decoy, pulsa laser yang lebih kuat dapat digunakan secara aman, dan meningkat laju pada saat pengiriman kunci. Toshiba telah mendemokan peningkatan 100 kali lebih cepat laju pengiriman kunci secara aman pada fiber optik 25 km pada rata-rata bit rate 5.5kbits/sec – nilai tertinggi untuk suatu sistem DKK penuh.

(This work is part of the EU initiative SECOQC to build a secure communication network based on QKD.)

“Dengan metode baru ini kita dapat mensitribusikan kunci rahasia lebih banyak per detiknya, sedangkan pada saat yang sama menjamin keamanan nir-kondisional masing-masing. Metode ini memungkinkan DKK dapat digunakan untuk sejumlah aplikasi-aplikasi penting, seperti enskripsi link-link data bandwidth tinggi,” kata Dr Andrew Shields, Quantum Information Group Leader at Toshiba Research Europe.

Metode kedua, berbasis teknologi nano, akan menghasilkan bit rates lebih tinggi pada masa depan. Toshiba telah menciptakan dioda semikonduktor pertama yang dapat dikontrol oleh input sinyal elektrik untuk mengemisi hanya foton-foton tunggal pada panjang gelombang yang kompatibel dengan fiber optik. Sumber foton tunggal ini mengeliminir masalah pulsa multi-foton satu sama lain. (It was developed as part of a DTI funded programme involving the University of Cambridge, Imperial College London and Toshiba)

Diode foton tunggal memiliki struktur mirip LED semikonduktor biasa, bedanya ia memuat suatu ‘dot’ kuantum semikondukor yang tipis, diameter 45 nm dan tebal 10 nm. Dot hanya dapat memuat beberapa elektron dan sehingga hanya dapat mengemisi satu foton pada panjang gelombang yang dipilih. Sumber foton beroperasi hanya dengan sinyal elektrik, merupakan esensi bagi aplikasi-aplikasi praktis seperti DKK. Pengujian awal dengan devais baru yan telah dipublikasikan di journal Applied Physics Letters, menunjukan laju multi-foton dari devais lima kali lebih rendah ketimbang devais dengan dioda laser pada intensitas yang sama.

“We are now entering the quantum age and we are seeing the first few steps in the development of technologies which will have a profound effect on the development of communications,” the Managing Director of Cambridge Research Laboratory in Toshiba Research Europe, Professor Sir Michael Pepper, said. “Some years ago Toshiba took the decision to invest and build up a team of experts to pursue fundamental research in an industrial setting, this breakthrough as well as the entire development of optically based quantum communications is the result of that decision.”

Kriptografi adalah suatu yang esensial untuk melindungi komuniksi e-business dan e-commerce, memungkinkan, sebagai contoh, kerahasiaan, identifikasi pemakai dan validasi transaksi. Seluruh aplikasi ini terkait dengan kunci digita, yang di- shared antar pemakai yang sah. Sehingga pemeliharan kemampuan untuk mendistribusikan kunci secara aman merupakan satu dari medan tempur yang sangat penting dalam bidang kriptografi. Kemampuan untuk mendistribusikan kunci secara aman antar pemakai adalah sangat penting. Selanjutnya, dalam rangka melindungi sistem dari crypto-analysis penting juga kiranya mengantikan kunci sesering mungkin.

Kuantum kriptografi mngizinkan pemakai pada suatu jaringan fiber optik untuk me’refresh’ sesering mungkin kuncinya dengan cara benar-benar aman, yaitu dengan memanfaat ‘nature’ dari cahaya mirip-partikel. Setiap bit kunci di-encoded pada foton tunggal (partikel cahaya) kemudian dikirim melalui fiber. Karena foton “indivisible’ dan tidak dapat dikopi, hal ini menyakinkan bahawa kunci tidak dapat dicuri.

“Toshiba have developed a quantum key distribution system where the photons travel one way from sender to receiver, the only configuration that has been rigorously proven secure. This was achieved using an active stabilization system, which manages and automatically adjusts the hardware to maintain continuous operation. The result is an efficient, easy-to-use system, which serves keys for crypto applications and requires no user adjustments”

Source: Toshiba

16 Feb 07 Memories of Feynman

Articles (more detail download here)

In this memoir, written in 1983, a contemporary and close friend of Richard Feynman’s recalls the blossoming of Feynman’s genius with vignettes from college, Los Alamos, and afterward.

Theodore A. Welton

Almost 50 years ago, in September 1935, unnoticed among the as-yet-undifferentiated horde of entering freshmen at MIT were two ambitious, rather diffident physicists-to-be. One was Dick Feynman and the other was the author of these recollections. Initially unknown to one another, we remained so for the freshman year, since MIT grouped its students into classes by major. I was Course VIII (physics) from the beginning, while Feynman briefly vacillated, finding electrical engineering too practical after one semester and mathematics too abstract after another semester. My first hint of what was to come was on the occasion of the annual spring open house in 1936, when I found at one of the mathematics exhibits a fresh-faced kid (almost precisely my age, actually) who seemed to have a thorough comprehension of the concept of the Fourier transform and of the operation of the mechanical harmonic analyzer. Up to this point, I had nourished the fond, if secret, belief that I was the only freshman competent to handle such esoteric matters. Thus began my true education!

By the end of the summer of 1936, I had passed exams in the required mathematics courses for sophomore and junior physics majors and thus had available some interesting gaps in my schedule, which I promptly filled by signing up for the course Introduction to Theoretical Physics, taught from the book of the same name by John Slater and Nathaniel Frank. Before the first lecture, I had gone to the physics library and taken out Tullio Levi-Civita’s book The Absolute Differential Calculus, which I hoped would reveal some further secrets of differential geometry not covered in Arthur Eddington’s book The Mathematical Theory of Relativity, which I had read the previous year. Then on to class, where I discovered the mathematics whiz of the previous spring, apparently also prepared to do battle with theoretical physics. As I sat next to him, he glanced over at my books and immediately announced (in a somewhat raucous Far Rockaway version of standard English) that he had been trying to get hold of Levi-Civita and could he see it when I had finished. My interest piqued, I noticed that his stack contained Albert Wills’s Vector Analysis, with an Introduction to Tensor Analysis, so he must be the reason I had been unable to find it in the library. Since we were, I think, the only two sophomores in that class, it apparently simultaneously occurred to the two of us that cooperation in the struggle against a crew of aggressive-looking seniors and graduate students might be mutually beneficial. Our friendship dated from that almost instantaneous recognition, and recollections from that period have enriched (and sometimes complicated) my life ever since.