Некоторые системы компьютерной безопасности и ограничения доступа к информации могут стать неуязвимыми для противников любого уровня благодаря использованию в них базовых законов квантовой физики. Исследования в этом направлении, проведенные И-Кай Лиу (Yi-Kai Liu), ученым из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST), продемонстрировали, что именно принципы квантовой механики позволят реализовать память, данные из которой можно прочесть физически только один раз, тип памяти, который невозможно реализовать с помощью законов обычной физики.

Одноразовая память (one-shot memory) может использоваться в самых различных областях компьютерной безопасности, таких, как переводы крупных сумм денег при помощи систем электронных переводов или передача конфиденциальной информации. В квантовую память такого типа можно записать одновременно два вида различной информации, которой могут быть, к примеру, коды доступа к банковскому счету отправителя и коды доступа к счету получателя. Получив каким-либо образом в свое распоряжение одноразовый носитель информации, злоумышленник не сможет воспользоваться значениями обоих ключей, и, следовательно, он сможет выполнить свои злонамеренные действия только с одним ключом, но не с двумя сразу.

"Когда злоумышленник овладевает физическим носителем информации, обычных методов защиты становится недостаточно. Любые коды и шифры поддаются взлому, а стертая информация, при использовании определенных методов, может быть восстановлена даже после многократной перезаписи ячеек памяти. Поэтому для построения устойчивых систем защиты информации требуется использовать такие носители, которые не допустят многократного считывания записанной на них информации" - рассказывает И-Кай Лиу, - "При создании таких носителей мы не можем положиться ни на один из существующих ныне методов защиты, для этого лучше всего использовать некоторые фундаментальные физические законы и явления, которые неприступны для взлома".

Естественно, информация в квантовой одноразовой памяти будет храниться в запутанных квантовых битах, кубитах, как и в других квантовых системах, используя квантовые свойства вещества, такие как поляризация или момент вращения (спин). Используя технологию квантового сопряженного кодирования (conjugate coding) в одну и ту же область квантовой памяти можно записать два раздельных набора данных, но так как процедура чтения может быть осуществлена только один раз, то пользователь будет иметь возможность восстановить только один набор данных.

Потенциальный риск для такого способа кодирования информации заключается в существовании и использовании более тонкого квантового явления, явления квантовой запутанности. Если потенциальный противник сумеет запутать с кубитами носителя информации другие квантовые частицы, то он сможет прочитать информацию с носителя столько раз, сколько ему будет угодно, получив в свое распоряжение оба ключа, что станет полным крахом для системы компьютерной безопасности.

Однако, в настоящее время, да и в ближайшем обозримом будущем, не существуют и не появятся технологии, позволяющие "припутать" к двум уже запутанным частицам третью частицу, не нарушая при этом квантового состояния всей системы. Поэтому, пока можно будет считать такой метод защиты информации достаточно надежным. "С практической точки зрения квантовые устройства являются в настоящее время еще очень сложными и очень дорогими. Но с учетом высочайшего уровня безопасности, который они могут обеспечить, их использование может быть обоснованным в некоторых случаях даже уже в наше время" - рассказывает И-Кай Лиу, - "Наши исследования являются лишь фундаментальными исследованиями в области применения квантовых систем для защиты информации, но в недалеком будущем такие системы несомненно появятся, и будут работать в реальном мире".