Kvantkommunikation i åtgärd - beskrivning, funktioner och intressanta fakta

Kvantfysik erbjuder en helt nyett sätt att skydda informationen. Varför behövs det, är det nu omöjligt att bygga en säker kommunikationskanal? Självklart kan du. Men kvantdatorer har redan skapats, och i det ögonblick då de kommer att bli allestädes närvarande kommer moderna krypteringsalgoritmer att vara värdelösa, eftersom dessa kraftfulla datorer kan spricka dem i fraktioner av en sekund. Kvant kommunikation ger dig möjlighet att kryptera information med foton - elementära partiklar.

Sådana datorer som har åtkomst till kvantetkanal, på något sätt ändra fotons nuvarande tillstånd. Och försöker få information kommer att skada den. Informationsöverföringshastigheten är givetvis lägre jämfört med andra befintliga kanaler, exempelvis med telefonkommunikation. Men kvantkommunikation ger en mycket större grad av sekretess. Detta är givetvis ett mycket stort plus. Speciellt i den moderna världen när cyberbrottslighet växer varje dag.

Kvantbindning för "dummies"

När duvan mailades uttelegraf, i sin tur ersatte telegrafen radion. Självklart är det idag, det har inte gått någonstans, men annan modern teknik har dykt upp. Bara ett decennium sedan, var Internet inte utbredd som de är idag, och tillgång till det kan bli ganska svårt - var tvungen att gå till internetklubbar, att köpa mycket dyra kort, etc. Idag lever vi inte en enda timme, och ser fram emot gratis Internet .. 5G.

Men nästa nya kommunikationsstandard kommer inte att lösasuppgifter som nu är före organisationen av datautbyte via Internet, mottar data från satelliter från bosättningar på andra planeter etc. Alla dessa data måste skyddas på ett tillförlitligt sätt. Och det kan organiseras med hjälp av så kallad quantum entanglement.

Vad är en kvantbindning? För "dummies" förklara detta fenomen som en koppling av olika kvantegenskaper. Det fortsätter även när partiklarna är åtskilda från varandra ett stort avstånd. Krypterad och överförd med hjälp av quantum entanglement, kommer nyckeln inte ge någon värdefull information till inbrottarna, som kommer att försöka avlyssna det. Allt de får är olika tal, eftersom systemets tillstånd, med externt ingripande, kommer att ändras.

Men att skapa ett globalt datatransmissionssystem är intedet var möjligt, eftersom efter några tiotals kilometer dog signalen ut. Satelliten, som lanserades 2016, kommer att bidra till att genomföra ett kvantecentransfersystem över avstånd på mer än 7 tusen km.

De första framgångsrika försöken att använda den nya anslutningen

Det allra första protokollet om kvantkryptografi erhölls 1984. Idag används denna teknik framgångsrikt inom banksektorn. Kända företag erbjuder kryptosystem som skapats av dem.

Kvantkommunikationslinjen bärs vidarestandard fiberoptisk kabel. I Ryssland låg den första säkra kanalen mellan Gazprombankens grenar i Novye Cheryomushki och Korovye Val. Den totala längden är lika med 30,6 km, fel i överföringen av nyckeln uppstår, men deras procentandel är minimal - endast 5%.

Kina lanserade kvantkommunikationssatellit

Världens första sådan satellit lanserades iKina. Lång mars-2D-raket lanserades den 16 augusti 2016 från rymdcentret Tszyu-Quan. En satellit som väger 600 kg kommer att flyga i 2 år i en sol-synkron bana 310 miles (eller 500 km) inom ramen för programmet "Quantum Experiments on the Cosmic Scale". Apparatens cirkulationstid runt jorden är en och en halv timme.

Quantumkommunikationssatelliten heter Micius, eller"Mo-Tzu", till ära för filosofen som bodde i V i AD och, som det allmänt är troligt, den första som utför optiska experiment. Forskare kommer att studera mekanismen för kvantintrassering och genomföra kvanttel Teleportation mellan satelliten och laboratoriet i Tibet.

Den senare överför kvantitetstillståndet för en partikel tillförinställt avstånd. För att genomföra denna process behöver du ett par intrasslade partiklar som är på avstånd från varandra. Enligt kvantfysiken kan de fånga information om en partners tillstånd, även om de är långt ifrån varandra. Det är sålunda möjligt att utöva en effekt på en partikel som befinner sig i avlägset utrymme, som verkar på sin partner, som ligger i närheten, i laboratoriet.

Satelliten kommer att skapa två intrasslade fotoner ochskicka dem till jorden. Om erfarenheten är framgångsrik kommer den att markera början på en ny era. Dussintals sådana satelliter kommer inte bara att kunna säkerställa allmängden av quantum Internet utan också kvantkommunikation i rymden för framtida bosättningar på Mars och på månen.

Varför behöver vi sådana satelliter

Men varför behöver vi en kvantkommunikationssatellit? Är redan befintliga konventionella satelliter inte tillräckligt? Faktum är att dessa satelliter inte kommer att ersätta konventionella. Principen för kvantkommunikation är kodning och skydd av befintliga konventionella dataöverföringskanaler. Med hjälp, till exempel, var säkerheten redan säkerställd under parlamentsvalet 2007 i Schweiz.

Nonprofit Research OrganizationBattel Memorial Institute utbyter information mellan kontor i USA (Ohio) och i Irland (Dublin) med hjälp av quantum entanglement. Dess princip bygger på fotons beteende - elementära ljuspartiklar. Med deras hjälp kodas information och skickas till adressaten. Teoretiskt sett kommer även det mest exakta interventionsförsöket att vara ett märke. Kvanttangenten kommer att ändras omedelbart, och hackerförsöket kommer att få en meningslös teckenuppsättning. Därför kan alla data som överförs via dessa kommunikationskanaler inte avlyssas eller kopieras.

Satelliten hjälper forskare att testa nyckelfördelningen mellan markstationer och själva satelliten.

Kvantkommunikation i Kina kommer att genomförastack vare fiberoptiska kablar, en total längd på 2 000 km och förenar 4 städer från Shanghai till Peking. En serie fotoner kan inte oändligt överföras, och ju större avståndet mellan stationerna desto större är risken för att information kommer att skadas.

Efter något avstånd blinker signalen ochforskare, för att upprätthålla korrekt överföring av information, behöver ett sätt att uppdatera signalen var 100 km. I kablar uppnås detta med hjälp av beprövade noder, där nyckeln analyseras, kopieras av nya foton och går vidare.

Lite historia

1984 1984 Brassard J. från University of Montreal och Bennett C. från IBM föreslog att fotoner kan användas i kryptografi för att skapa en säker grundläggande kanal. De föreslog ett enkelt schema för kvantfördelningen av krypteringsnycklarna, som kallades BB84.

Denna krets använder en kvantkanal genom vilkenInformation mellan två användare sänds i form av polariserade kvanttillstånd. Hackaren som höra dem kan försöka mäta dessa fotoner, men han kan inte göra detta, som nämnts ovan, utan att snedvrida dem. År 1989 skapade IBM Research Center IBM Brassard och Bennett världens första operativa kvantkryptografiska system.

Vad består ett quantum-optiskt kryptografiskt system (COX) av?

De viktigaste tekniska egenskaperna hos COX (koefficientfel, dataöverföringshastighet etc.) bestäms av parametrarna för elementen som bildar kanalen, vilken form, sänder och mäter kvanttillstånd. Vanligtvis består KOKS av att ta emot och överföra delar som är anslutna av en överföringskanal.

Källor av strålning är uppdelade i tre klasser:

• lasrar;
• mikrolasrar;
• ljusdioder.

För överföring av optiska signaler som ett medium används fiberoptiska lysdioder, kombinerade i kablar med olika konstruktioner.

Kvantitetskommunikationshemlighetens karaktär

Flytta vidare från signaler där de överfördaInformation kodas av pulser med tusentals foton, till signaler, i vilka en puls i genomsnitt är mindre än en, antas kvantlagar i kraft. Det är användningen av dessa lagar med klassisk kryptografi som tillåter sekretess att uppnås.

Heisenbergs osäkerhetsprincip gälleri kvantkryptografiska apparater och tack vare det, försöker alla förändringar i ett kvansystem göra ändringar i det, och den bildning som erhålles till följd av en sådan mätning bestäms av den mottagna parten som falskt.

Ger kvantkryptografi en 100% garanti mot hacking?

Teoretiskt ger, men tekniska lösningar är intehelt tillförlitlig. Anfallarna började använda en laserstråle, med vilken de blindade kvantdetektorer, varefter de upphörde att reagera på fotomons kvantegenskaper. Multi-foton källor används ibland, och hackare kan hoppa över en av dem och mäta identiska.