ארצות הברית, הממלכה המאוחדת, יפן, קנדה, איטליה, בלגיה ואוסטריה יחברו יחד כדי לפתח מערך לווייני ראשון מסוגו שיעשה שימוש בהצפנה קוונטית – כך הודיעו מנהיגי המדינות במסגרת פסגת ה-G7 שנערכת בימים אלה בקורנוול, אנגליה. המערך המשותף, Federated Quantum System, או FQS, יתבסס על הטכנולוגיה שמפתחת חברת הסטארטאפ הבריטית Arqit ללקוחות פרטיים. עם זאת, בשונה מהצפנה קוונטית פרטית, מערך FQS יאפשר למדינות בעלות הברית להחליף ביניהן מידע מוצפן באופן שוטף.
הצפנה שאי אפשר לפרוץ
הצפנה קוונטית, כשמה כן היא, עושה שימוש בעקרונות מכניקת הקוונטים. היישום העיקרי של הצפנה מסוג זה הוא "החלפת מפתחות קוונטית": פוטונים של אור מחוללים מפתחות הצפנה ואלה מאפשרים לשני צדדים לקודד ולפענח מסרים. אך בעוד שעיקרון קידוד ופיענוח מסרים משותף לכל סוגי ההצפנה, בהצפנה קוונטית כל ניסיון של צד שלישי לפצח את הקוד יהרוס את המידע ויחשוף את ניסיון הפריצה.
מערך הלוויינים FQS ישמש את שבע בעלות הברית להעברת מידע צבאי, כמו פקודות למטוסי קרב, מבלי שתהיה אפילו אפשרות פיזיקלית לפצח את מפתח ההצפנה – ולא חשוב מהן יכולות החישוב של הצד המצותת.
לוויין קוונטי גם לישראל?
"תקשורת קוונטית הייתה עד לא מזמן בגדר מדע בדיוני", מסביר פרופ' יצחק בן ישראל, ראש מרכז הסייבר באוניברסיטת תל אביב ויו"ר סוכנות החלל הישראלית במשרד המדע והטכנולוגיה. "מהי תקשורת רגילה? יש לי מידע ואני רוצה להעביר את המידע הזה הלאה. אני מקודד את המידע הזה באמצעות ביטים שכל אחד מהם יכול להיות 0 או אחד אבל המסר הזה עדיין צריך לעבור את כל הדרך לצד השני. בשיטה המסורתית הזו מצפינים את המידע אך עדיין אפשר ליירט את המסר, לפרוץ את ההצפנה וכך לדעת מה שלחתי.
"במכניקת קוונטים, לעומת זאת, ערך הביטים לא חייב להיות 0 או 1, אלא יכול להיות גם 0 וגם 1. אם מישהו מיירט את המסר שלי בדרך, זה לא יעזור לו כי המסר יהיה חסר ערך. רק אחרי שאתה קיבלת את המסר, אני בצד שלי יכול להכריע מה יהיה הערך של הביטים ששלחתי. וברגע שאני אכריע אצלי המסר יתפענח אצלך באותו רגע. מדוע? מפני שהביטים אצלי והיטים שעברו אליך שזורים זה לזה בשזירה קוונטית. אפשר לומר שרק לאחר שהתשדורת הגיעה אל הנמען, השולח יכול להרשות לעצמו לייצר את המידע".
מדוע פורום ה-G7 מתעניין פתאום בתקשורת קוונטית? הסיבה לכך, לדברי פרופ' בן ישראל, היא פשוטה: "היחידים שלקחו את התחום ברצינות עד היום היו הסינים, שעובדים על תקשורת קוונטית כבר עשר שנים, בהתחלה על הקרקע ובהמשך בחלל. הסינים יצרו לעצמם יתרון יחסי, ועכשיו המערב מתעורר לעובדה מוגמרת. ההחלטה החדשה היא ניסיון של המערב להקדים תרופה למכה, כאשר המדינות החליטו להדביק את הפער בדרך של שיתוף פעולה בינלאומי – כדי לא ליצור מצב שבו מדינות רבות יהיו תלויות בנכס האסטרטגי של מדינה אחת. גם בישראל מתחילים להבין את החשיבות של תקשורת קוונטית, והמרכז לננו-לוויינים באוניברסיטת תל אביב, יחד עם המרכז לטכנולוגיות קוונטיות באוניברסיטה, כבר מציעים לבנות ולשגר ננו-לוויין לתקשורת קוונטית שישמש את ישראל להצפנה דומה".
גם האיחוד האירופי מתכנן מערך לווייני קוונטי
נכון להיום, קריפטוגרפיה קוונטית היא פתרון מסחרי הקיים בסיבים אופטיים על הקרקע. אלא שהסיבים יכולים לשאת את הפוטונים הקוונטיים רק עד למרחק של כ-200 ק"מ. לאחר מכן, האות משתבש והמידע מאבד מאמינותו. מכאן רצונן של מדינות שונות בעולם לשגר מערכי לוויינים שיעשו שימוש בהחלפת מפתחות קוונטית כדי להבטיח שיתוף פעולה צבאי בינלאומי.
עלות מערך ה-FQS מוערכת ביותר מ-70 מיליון דולר, כאשר הלוויין הראשון ישוגר ב-2023. חברת Arqit מתכוונת לשגר את הלוויינים באמצעות שיתוף הפעולה שלה עם וירג'ין אורביט. כבר ביולי השנה תציע החברה את הגרסה האזרחית הפתוחה, QuantumCloud, ללקוחות פרטיים מכל רחבי העולם.
יצוין כי גם האיחוד האירופי מתכנן לפתח ולשגר מערך לוויינים להצפה קוונטית בשם EuroQCI, וכל המדינות החברות באיחוד, למעט אירלנד, כבר חתמו על ההסכמים בנושא. לכן ההצהרה של איטליה, אוסטריה ובלגיה, החברות גם הן באיחוד, כי יצטרפו ליוזמת ה-FQS בהובלת ארה"ב ובריטניה, מפתיעה. ייתכן כי בסופו של דבר האיחוד יצטרף ליוזמה בהובלת ארה"ב ובריטניה, או לחלופין שישוגרו שני מערכים מקבילים.
