Vedoucí: Ing. Vladimír Beneš Praha Duben 2013 Prohlášení

D.2Významné světové komerční společnosti

D.2.1id Quantique

Společnost, založená v roce 2001 ve Švýcarské Ženevě. Založili jí čtyři vědci z Ženevské univerzity. Původně byla pouhou vedlejší činností vědců ze skupiny aplikované fyziky této univerzity. Na konci roku 2003 dostala IDQ dotaci milion Euro z kapitálového fondu z Lucemburku. To zrychlilo její růst. Hlavními oblastmi zájmu této společnosti jsou systémy kvantové distribuce klíčů, jedno-fotonové čítače a generátory náhodných čísel založené na fyzikálních jevech. Jako první uvádí kvantové technologie do komerční sféry v podobě svých výrobků.



Obrázek : Systém Cerberis a Centauris společnosti idQuantique

(zdroj: http://www.idquantique.com)

Systém Cerberis společnosti idQuantique pro kvantovou distribuci klíče byl použit IT oddělením Ženevské vlády pro zajištění síťového zpracování výsledků voleb, které se uskutečnily 19. října 2007. Jedná se o první podobné využití kvantové kryptografie.

Dosah tohoto zařízení je 100 km. Pracuje s čtyřmi různými protokoly pro Ethernet, ATM, Sonet/SDH a optická vlákna²³.

Společnost byla a je zahrnuta v mnohých zahraničních projektech kvantové kryptografie, zmíněných v této práci.

D.2.2MagiQ Technologies

Společnost MagiQ Technologies je americkou společností, sídlící v Somerville, ve státě Massachusetts. Byla založena v roce 1999 a v roce 2004 představila produkt pro kvantovou distribuci klíče Navajo.

Systémy QKD QPN 8505 a QBox v sobě představují řešení kvantové kryptografie. Mezi zákazníky této společnosti patří již zmiňovaná DARPA, americké námořnictvo, NASA a americký úřad pro energii.

Systém QPN 8505 skýtá řešení kvantové distribuce klíče v podobně BB84 a následného šifrování přenosu přes veřejný kanál pomocí 3DES, AES. Jedná se o kompletní řešení s dosahem 100 km – 140 km při rychlosti 100 kvantových klíčů za sekundu. QBox pak je podobným řešením s řádově lepšími parametry u množství přenesených klíčů za sekundu (1000) a operační vzdáleností 50 km.

D.2.3QuintessenceLabs

Společnost založená v roce 2006 za účelem rozšíření komerčních řešení, založených na principech kvantové fyziky. Vzešla z výzkumu, který byl oceněn australskou cenou Eureka Prize for Scientific Research. Zaměstnává fyziky, matematiky a bezpečnostní inženýry z oboru na světové úrovni.

Mezi její výrobky patří Quantum Key Manager pro kompletní životní cyklus kvantových klíčů od generování, přes distribuci až po jejich užití. Rychlost tvorby klíčů je 1000 za sekundu. Toto zařízení doplňuje QuintessenceLabs dále zařízeními Quantum Link Encryptor pro distribuci a správu kvantových klíčů a generátorem náhodných čísel, který využívá principů kvantové mechaniky.

Příloha EUtajování informace a využití kvantové kryptografie v ČR

E.1Utajování informací v ČR

E.1.1Národní bezpečnostní úřad

Národní bezpečnostní úřad v ČR byl založen zákonem č. 148/1998 Sb., o ochraně utajovaných skutečností a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. Tento zákon však pozbyl platnosti na konci roku 2005, kdy jej nahradil nový zákon č. 412/2005 Sb., o ochraně utajovaných informací a bezpečnostní způsobilosti. Jedná se o ústřední správní úřad, který má na starosti výkon státní správy.

Právě NBÚ hraje v oblasti šifrování zásadní roli, jelikož zadává vývoj a schvaluje, které šifrovací algoritmy budou užívány pro národní účely. Také vytváří politiku ČR v oblasti kryptografické ochrany. Zajišťuje veškeré certifikace, které se týkají technických prostředků, kryptografických prostředků, informačních systémů a kryptografických pracovišť. Dohlíží na soulad české legislativy se závazky, které plynou z členství ČR v Evropské unii a NATO²⁴.

E.1.2Právní úprava

V současnosti je platnou právní úpravou v oblasti ochrany utajovaných informací zákon č. 412/2005 Sb., o ochraně utajovaných informací a o bezpečnostní způsobilosti, ve znění pozdějších předpisů²⁵. V hlavě VIII tohoto zákona je probírána Kryptografická ochrana, což je z pohledu této práce spolu s částí o certifikaci patrně nejzajímavější část zákona.

Porušení povinností při ochraně utajovaných informací mají skutkovou podstatu trestného činu, nebo minimálně přestupku vůči zákonu. Zákon zná pojmy jako vyzvědačství, ohrožení utajované informace nedbalostní a úmyslné. Za porušení povinností při ochraně utajovaných informací se může fyzická osoba dopustit přestupku s postihem finančním, ve výši od 30 000 Kč do 5 000 000 Kč. Trestným činem je i neoznámení zmíněných trestných činů.

E.1.3Klasifikace utajovaných informací

Nutnost chránit informace nenastává, jak se mnoho lidí mylně domnívá, jen u utajovaných informací. Tabulka níže nám dává lepší pohled na rozdělení utajovaných a neutajovaných informací.

Tabulka : Vymezení utajovaných a neutajovaných informací

(zdroj: Příloha I)

Popis jednotlivých stupňů utajovaných informací:

Přísně tajné – do tohoto stupně utajení spadá informace v případě, že její vyzrazení, nebo zneužití, může způsobit mimořádně vážnou újmu zájmům ČR.

Tajné – tímto stupněm utajení označujeme informaci, jejíž vyzrazení, nebo zneužití, může způsobit zájmům ČR vážnou újmu.

Důvěrné – informace, označené tímto stupněm utajení mohou při vyzrazení, či zneužití, způsobit zájmům ČR prostou újmu.

Vyhrazené – vyzrazení, nebo zneužití takovéto informace, může být nevýhodné vůči zájmům ČR.

Co je mimořádně vážná, vážná, prostá újma a co je nevýhodné pro zájmy ČR, definuje zákon Příloha I velmi popisně a přesně. V případě zájmu odkazuji na jeho podrobnější prostudování.

Principy ochrany utajovaných informací jsou mezi ČR, Evropskou unií a NATO vzájemně kompatibilní. Výměna takovýchto informací mezi zmiňovanými společenstvími je tedy bezproblémová a dá se předpokládat i její další rozvoj.

E.1.4Projekty výzkumu kvantové teorie a kryptografie v ČR

Následující projekty jsou poskytovány buď Grantovou agenturou České republiky (značení GA0), Ministerstvem vnitra (MV0), Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy (MSM), nebo Akademií věd České republiky (AV0).

E.1.4.1GA201/01/0413 – Kvantové zpracování informací (2001–2003, GA0/GA)²⁶

Projekt spadal do programu s názvem Standardní projekty (GA) od GA0. Tento program byl zahájen roku 1993 a jeho cílem byla podpora neorientovaného výzkumu a vývoje (podle usnesení vlády č. 16, ze dne 5. ledna 2000). Veřejná soutěž je u tohoto programu vyhlašována vždy jednou za rok, zpravidla v březnu a délka projektů je od 2 do 5 let.

Projekt byl zaměřen na výzkum v oblasti kvantového zpracování informací (QSI). Zejména se jednalo o výzkum kvantových automatů, kvantové propletenosti, syntézy kvantových objektů a kvantového sdílení tajemství.

Řešení bylo zahájeno v lednu 2001 a projekt byl dokončen v prosinci 2003. Příjemcem projektu byla Masarykova univerzita v Brně, Fakulta informatiky. Řešitelem projektu se stal prof. RNDr. Jozef Gruska, DrSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 025 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve výši 1 387 000 Kč.

Výsledky byly vyhodnoceny jako vynikající. Byl hodnocen odborný přínos významných původních výsledků projektu.

E.1.4.2GA201/04/1153 – Kvantové zdroje a primitiva (2004–2006, GA0/GA)²⁷

Projekt spadal do programu s názvem Standardní projekty.

Projekt byl zaměřen na několik cílů, z nichž pro nás je nejzajímavější výzkum kvantové provázanosti a její roli v kvantové kryptografii a otázek bezpečnosti v kvantové kryptografii. Jedním z cílů bylo také publikovat knihu o kvantovém zpracování informace.

Řešení bylo zahájeno v lednu 2004 a projekt byl dokončen v prosinci 2006. Příjemcem projektu byla Masarykova univerzita v Brně, Fakulta informatiky. Řešitelem projektu se stal prof. RNDr. Jozef Gruska, DrSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 122 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

Výsledky byly vyhodnoceny jako vynikající. Některé z výsledků byly prezentovány ve významných časopisech a na významných konferencích.

E.1.4.3GA201/07/0603 – Výpočty, komunikace a bezpečnost kvantových distribuovaných systémů (2007–2009, GA0/GA)²⁸

Projekt spadal do programu s názvem Standardní projekty.

Projekt byl zaměřen na kvantové výpočty – výpočetní modely a techniky, které by přispěly k vývoji aplikací, pracujících s malým počtem qubitů, zkoumání síly speciálních zdrojů kvantové propletenosti, paralelismu a nelokality, kvantovou komunikaci, kvantové kryptografické protokoly a bezpečnost.

Řešení bylo zahájeno v lednu 2007 a projekt byl dokončen v prosinci 2009. Příjemcem projektu byla Masarykova univerzita v Brně, Fakulta informatiky. Řešitelem opět byl prof. RNDr. Jozef Gruska, DrSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 752 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

Projekt ve výsledku uspěl dle zadání. V rámci výsledků byla výtka k nedostatečnému zveřejnění podpory daného projektu v publikacích, dodaných v rámci řešení projektu.

E.1.4.4GA202/95/0002 – Kryptoanalytický rozbor kvantové kryptografie (1995–1997, GA0/GA)²⁹

Projekt spadal do programu s názvem Standardní projekty.

Projekt se zaměřoval na bezpečnost dat v komunikačních systémech – prováděl kryptoanalytický rozbor experimentálních dat na zkonstruovaném prototypu kvantového šifrovacího zařízení. Ověřoval přenos polarizovaných kvantových signálů optickým vláknem, ověřoval chybovost takového přenosu a také prověřoval jedno-fotonové detekce. Na sestavené aparatuře ověřoval platnost kvantové mechaniky z pohledu kvantově deformovaných optických stavů a případně deformovaných Heisenbergových relací neurčitosti. Na základě získaných informací pak stanovil hranice bezpečnosti kvantové kryptografie v komunikačních systémech.

Řešení bylo zahájeno v roce 1995 a projekt byl dokončen v roce 1997. Příjemcem projektu byl NBÚ, Univerzita Palackého v Olomouci a ČVUT v Praze – Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Řešiteli byli RNDr. Jaroslav Hrubý, CSc. a doc. Ing. Václav Sochor, DrSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 926 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

E.1.4.5GP201/06/P338 – Kvantový entanglement a kryptografická a výpočtová primitiva (2006–2008, GA0/GP)³⁰

Projekt spadal do programu s názvem Postdoktorské projekty (GP). Tento program byl zahájen roku 1997. Jedná se o projekty základního výzkumu se zaměřením na podporu mladých a začínajících vědců s dokončeným doktorským studiem během posledních max. 4 let od žádání o grant. Délka projektů je od 2 do 3 let.

Zaměření projektu bylo na zkoumání a analýzu fundamentálních zákonitostí a aplikace kvantového zpracování informace zejména v oblastech vývoje nových kvantových primitiv, analýzy role kvantové propletenosti v kvantových kryptografických protokolech, opravných kódech, výpočtech a komunikaci.

Řešení bylo zahájeno v lednu 2006 a projekt byl dokončen v prosinci 2008. Příjemcem projektu byla Masarykova univerzita v Brně – Fakulta informatiky. Řešitelem se stal RNDr. Jan Bouda, Ph.D.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 453 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

Výsledky byly vyhodnoceny jako vynikající. Zahrnují návrh nových kryptografických primitiv.

E.1.4.6GP202/03/D239 – Redukce dekoherence při kvantovém přenosu a zpracování informace (2003–2006, GA0/GP)³¹

Projekt spadal do programu s názvem Postdoktorské projekty.

Projekt se zaměřoval na studium dekoherence v kvantových komunikačních protokolech a snažil se navrhnout metody na redukci dekoherence v kvantových optických komunikacích, v kvantových pamětech a v složitých komunikačních sítích.

Řešení bylo zahájeno v září 2003 a projekt byl dokončen v srpnu 2006. Příjemcem projektu byla Univerzita Palackého v Olomouci – Přírodovědecká fakulta. Řešitelem se stal Mgr. Radim Filip, Ph.D.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 500 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

Výsledky byly vyhodnoceny jako vynikající. Zahrnují návrh schéma pro optimální Gaussovskou purifikaci koherentních stavů z několika porušených kopií, což bylo experimentálně demonstrováno pro dva takové případy.

E.1.4.7RN19951997007 – Kryptoanalytický rozbor kvantové kryptografie (1995–1997, MV0/RN)³²

Projekt spadal do programu s názvem Nejzávažnější bezpečnostní rizika (RN) od MV0. Tento program byl zahájen roku 1996 a jeho cílem byla analýza bezpečnostní situace, snižování trestné činnosti a řešení bezpečnostních rizik, která mají vliv na úroveň vědomí občanů o ochraně jejich svobod, zdraví a majetku. Program byl ukončen v roce 2005.

Projekt souvisel s problematikou optických komunikací, kde je dosahováno kvantových limit. Dotýkal se realizace komunikací s cílem vytvoření informačních superdálnic a rozvíjel oblasti nelineární optiky a optoelektroniky.

Řešení bylo zahájeno v roce 1995 a projekt byl dokončen v roce 1997. Příjemcem projektu bylo ČVUT v Praze, Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská. Řešitelem projektu se stal doc. Ing. Václav Sochor, DrSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 821 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

E.1.4.8SU19982003011 – Aplikace kvantové informace v kryptologii – kvantová teorie informace (1998–2003, MSM/LI)³³

Projekt spadal do programu s názvem Informační zdroje pro výzkum a vývoj (LI) od MSM. Tento program byl zahájen roku 2000 a ukončen v roce 2003.

Projekt byl zaměřen na výzkum v oblastech kvantové teorie informace, kvantové fyziky a teorie složitosti výpočtů.

Řešení bylo zahájeno v lednu 1998 a projekt byl dokončen v prosinci 2003. Příjemcem projektu byl Ústav informatiky AV ČR. Řešitelem projektu se stal RNDr. Ladislav Andrej, PhD.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 030 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve výši 1 290 000 Kč.

Výsledky byly vyhodnoceny jako vynikající. Projekt přinesl nové výsledky v oblasti kvantové kryptografie, kvantové i klasické teorie informace, kvantové statistiky a kvantového počítání. Byly experimentálně realizovány kvantové kryptografické protokoly a testy na odhalení odposlechů. Byl zkonstruován kvantový generátor náhodných čísel.

E.1.4.9SU19982003012 – Kvantová kryptografie a kvantový přenos informace (1998–2003, MSM/LI)³⁴

Projekt spadal do programu s názvem Informační zdroje pro výzkum a vývoj.

Projekt byl zaměřen na výzkum v oblastech kvantové kryptografie a kvantový přenos informací. Studoval kvantové korelace, kvantovou nelokalitu, věnoval se přípravě propletených párů fotonů s korelovanými energiemi.

Řešení bylo zahájeno v lednu 1998 a projekt byl dokončen v prosinci 2003. Příjemcem projektu byla Univerzita Palackého v Olomouci. Řešitelem projektu se stal RNDr. Miroslav Dušek.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 2 805 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve výši 3 435 000 Kč.

Stejně, jako u předchozího projektu, byly výsledky vyhodnoceny jako vynikající s přínosy v oblasti kvantové kryptografie, kvantové i klasické teorie informace, kvantové statistiky a kvantového počítání. I zde byly experimentálně realizovány kvantové kryptografické protokoly, včetně testů na odhalení odposlechů.

E.1.4.10SU19982003013 – Aplikace kvantového počítání v kryptologii (1998–2003, MSM/LI)³⁵

Projekt spadal do programu s názvem Informační zdroje pro výzkum a vývoj.

Projekt byl zaměřen na výzkum v oblasti kvantového počítání z hlediska rozbití stávajících šifrovacích algoritmů, které se užívaly v ČR. Dále se zabýval výzkumem kvantově kryptografických protokolů pro kvantové kryptografické zařízení.

Řešení bylo zahájeno v lednu 1998 a projekt byl dokončen v prosinci 2003. Příjemcem projektu byl NBÚ. Řešitelem projektu se stal RNDr. Jaroslav Hrubý, CSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 2 241 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve výši 2 948 000 Kč.

Hodnocení projektu se shoduje s předchozími dvěma projekty – vynikající.

E.1.4.11SU19982003014 – Kvantové počítače a kryptografie z hlediska kvantové fyziky (1998–2003, MSM/LI)³⁶

Projekt spadal do programu s názvem Informační zdroje pro výzkum a vývoj.

Projekt byl zaměřen na výzkum limitních mezí kvantových zařízení, jejich konstrukcí a determinací možností jejich kryptoanalytického napadení a funkčnosti u kvantových počítačů. Studoval jevy dekoherence.

Řešení bylo zahájeno v lednu 1998 a projekt byl dokončen v prosinci 2003. Příjemcem projektu byla Univerzita Karlova v Praze – Matematicko-fyzikální fakulta. Řešitelem projektu se stal RNDr. Jiří Souček, DrSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 1 040 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve výši 1 300 000 Kč.

Výsledky rovněž vynikající.

E.1.4.121ET300100403 – Aplikace kvantové informatiky na bezpečnost PKI (Infrastruktury s veřejným klíčem) (2004–2008, AV0/1E)³⁷

Projekt spadal do programu s názvem Informační společnost (1E) od AV0. Tento program byl zahájen roku 2004 a byl zaměřen na navýšení podpory výzkumu a vývoje v oblasti získávání, přenosu, uchovávání, zpracování a využívání informací, management informací, znalostí a komunikační infrastruktury a technologie. Program byl ukončen v roce 2009.

Projekt byl zaměřen na výzkum v oblasti kvantové informace pro praktické aplikace v klasické kryptologii a PKI z hlediska bezpečnosti informace. Především pak na realizaci autentizace pomocí propletených kvantových párů a nových kvantově kryptografických protokolů. Také se zabýval možnostmi kvantového podpisu a problematikou archivace z hlediska budoucí existence kvantových počítačů. Dále byl prováděn výzkum v oblasti kvantové informatiky a v oblasti aplikace kvantové teorie her pro kryptologii.

Řešení bylo zahájeno v červenci 2007 a projekt byl dokončen v prosinci 2008. Příjemcem projektu byl Fyzikální ústav AV ČR a Ústav informatiky AV ČR. Řešiteli projektu se stali RNDr. Jaroslav Hrubý, CSc. a RNDr. Ladislav Andrej, CSc.

Výše podpory ze státního rozpočtu byla za celé období projektu celkem 2 526 000 Kč, s celkově uznanými náklady ve shodné výši.

Výsledky byly vyhodnoceny jako vynikající. Byl hodnocen odborný přínos významných původních výsledků projektu.

Projekt ve výsledku uspěl dle zadání. V rámci výsledků byl představen kvantový šumátor a jeho analýza a byly předneseny výsledky v kvantové informatice a PKI.