fizik kuantum menawarkan cara baharu sepenuhnya untuk melindungi maklumat. Mengapa ia diperlukan, adakah kini mustahil untuk meletakkan saluran komunikasi yang selamat? Sudah tentu boleh. Tetapi komputer kuantum telah pun dicipta, dan apabila ia menjadi di mana-mana, algoritma penyulitan moden akan menjadi sia-sia, kerana komputer berkuasa ini akan dapat memecahkannya dalam sepersekian saat. Komunikasi kuantum membolehkan anda menyulitkan maklumat menggunakan foton - zarah asas.
Komputer sedemikian, setelah mendapat akses kepada saluran kuantum, satu cara atau yang lain akan mengubah keadaan sebenar foton. Dan cuba mendapatkan maklumat akan merosakkannya. Kelajuan pemindahan maklumat, sudah tentu, lebih rendah daripada saluran lain yang sedia ada, contohnya, dengan komunikasi telefon. Tetapi komunikasi kuantum memberikan tahap kerahsiaan yang lebih tinggi. Ini, sudah tentu, adalah tambahan yang sangat besar. Terutamanya dalam dunia hari ini di mana jenayah siber semakin meningkat setiap hari.
Komunikasi kuantum untuk dummies
Setelah surat merpati digantikan oleh telegraf, seterusnya telegraf digantikan oleh radio. Sudah tentu, hari ini ia tidak hilang, tetapi teknologi moden lain telah muncul. Hanya sepuluh tahun yang lalu, Internet tidak begitu meluas seperti hari ini, dan agak sukar untuk mendapatkan akses kepadanya - anda perlu pergi ke kelab Internet, membeli kad yang sangat mahal, dsb. Hari ini, kami tidak hidup jam tanpa Internet dan kami menantikan 5G.
Tetapi standard komunikasi baharu seterusnya tidak akan menyelesaikan masalah yang kini dihadapi oleh organisasi pertukaran data menggunakan Internet, menerima data daripada satelit daripada penempatan di planet lain, dsb. Semua data ini mesti dilindungi dengan selamat. Dan ini boleh diatur menggunakan apa yang dipanggil kuantum kuantum.
Apakah itu ikatan kuantum? Untuk "dummies" fenomena ini dijelaskan sebagai sambungan ciri kuantum yang berbeza. Ia dipelihara walaupun zarah dipisahkan antara satu sama lain dengan jarak yang jauh. Dienkripsi dan dihantar menggunakan kuantum kuantum, kunci tidak akan memberikan sebarang maklumat berharga kepada keropok yang cuba memintasnya. Apa yang mereka akan dapat ialah nombor lain, kerana keadaan sistem, dengan campur tangan luar, akan diubah.
Tetapi tidak mungkin untuk mencipta sistem penghantaran data di seluruh dunia, kerana selepas beberapa puluh kilometer isyarat pudar. Satelit yang dilancarkan pada 2016, akan membantu melaksanakan skim pemindahan kunci kuantum pada jarak lebih daripada 7,000 km.
Percubaan pertama berjaya menggunakan sambungan baharu
Protokol kriptografi kuantum yang pertama diperoleh pada tahun 1984d. Kini, teknologi ini berjaya digunakan dalam sektor perbankan. Syarikat terkenal menawarkan sistem kripto yang telah mereka cipta.
Jalur komunikasi kuantum dijalankan pada kabel gentian optik standard. Di Rusia, saluran selamat pertama diletakkan di antara cawangan Gazprombank di Novye Cheryomushki dan di Korovy Val. Jumlah panjang ialah 30.6 km, ralat berlaku semasa penghantaran kunci, tetapi peratusannya adalah minimum - hanya 5%.
China melancarkan satelit komunikasi kuantum
Satelit seumpamanya yang pertama di dunia dilancarkan di China. Roket Long March-2D telah dilancarkan pada 16 Ogos 2016 dari tapak pelancaran Jiu Quan. Satelit seberat 600 kg akan terbang selama 2 tahun dalam orbit segerak matahari, 310 batu (atau 500 km) tinggi sebagai sebahagian daripada program "Eksperimen Kuantum pada Skala Kosmik". Tempoh revolusi peranti mengelilingi Bumi ialah satu setengah jam.
Satelit komunikasi kuantum dipanggil Micius, atau "Mo-Tzu", sempena nama seorang ahli falsafah yang hidup pada abad ke-5 Masihi. dan, seperti yang lazimnya dipercayai, yang pertama menjalankan eksperimen optik. Para saintis akan mengkaji mekanisme jalinan kuantum dan menjalankan teleportasi kuantum antara satelit dan makmal di Tibet.
Yang terakhir menghantar keadaan kuantum zarah ke jarak tertentu. Untuk melaksanakan proses ini, sepasang zarah terjerat (dengan kata lain, dipautkan) yang terletak pada jarak antara satu sama lain diperlukan. Menurut fizik kuantum, mereka dapat menangkap maklumat tentang keadaan pasangan, walaupun ketika mereka jauh antara satu sama lain. Iaitu, anda boleh menyediakankesan pada zarah yang berada di angkasa lepas, menjejaskan rakan kongsinya, yang berdekatan, di makmal.
Satelit akan mencipta dua foton terjerat dan menghantarnya ke Bumi. Jika pengalaman itu berjaya, ia akan menandakan permulaan era baru. Berpuluh-puluh satelit sedemikian bukan sahaja dapat menyediakan internet kuantum di mana-mana, tetapi juga komunikasi kuantum di angkasa untuk penempatan masa depan di Marikh dan Bulan.
Mengapa kita memerlukan satelit sedemikian
Tetapi mengapa memerlukan satelit komunikasi kuantum? Tidakkah satelit konvensional yang telah wujud sudah mencukupi? Hakikatnya ialah satelit ini tidak akan menggantikan yang biasa. Prinsip komunikasi kuantum adalah untuk mengekod dan melindungi saluran penghantaran data konvensional sedia ada. Dengan bantuannya, sebagai contoh, keselamatan telah pun disediakan semasa pilihan raya parlimen pada tahun 2007 di Switzerland.
Institut Peringatan Battelle, sebuah organisasi penyelidikan bukan untung, bertukar maklumat antara bab di AS (Ohio) dan Ireland (Dublin) menggunakan kuantum kuantum. Prinsipnya adalah berdasarkan kelakuan foton - zarah asas cahaya. Dengan bantuan mereka, maklumat dikodkan dan dihantar kepada penerima. Secara teorinya, walaupun percubaan yang paling berhati-hati dalam gangguan akan meninggalkan kesan. Kunci kuantum akan berubah serta-merta, dan penggodam yang cuba cuba akan berakhir dengan set aksara yang tidak bermakna. Oleh itu, semua data yang akan dihantar melalui saluran komunikasi ini tidak boleh dipintas atau disalin.
Satelitakan membantu saintis menguji pengedaran utama antara stesen bumi dan satelit itu sendiri.
Komunikasi kuantum di China akan dilaksanakan berkat kabel gentian optik dengan panjang keseluruhan 2 ribu km dan menyatukan 4 bandar dari Shanghai ke Beijing. Siri foton tidak boleh dihantar selama-lamanya, dan semakin jauh jarak antara stesen, semakin besar kemungkinan maklumat itu akan rosak.
Selepas jarak tertentu, isyarat pudar, dan saintis memerlukan cara untuk mengemas kini isyarat setiap 100 km untuk mengekalkan penghantaran maklumat yang betul. Dalam kabel, ini dicapai melalui nod yang terbukti, di mana kunci dianalisis, disalin oleh foton baharu dan diteruskan.
Sedikit sejarah
Pada tahun 1984, Brassard J. dari Universiti Montreal dan Bennet C. dari IBM mencadangkan bahawa foton boleh digunakan dalam kriptografi untuk mendapatkan saluran asas yang selamat. Mereka mencadangkan skim mudah untuk pengagihan semula kuantum kunci penyulitan, yang dipanggil BB84.
Skim ini menggunakan saluran kuantum yang melaluinya maklumat dihantar antara dua pengguna dalam bentuk keadaan kuantum terpolarisasi. Seorang penggodam yang mencuri dengar mungkin cuba mengukur foton ini, tetapi dia tidak boleh melakukannya, seperti yang dinyatakan di atas, tanpa memutarbelitkannya. Pada tahun 1989, di Pusat Penyelidikan IBM, Brassard dan Bennet mencipta sistem kriptografi kuantum yang berfungsi pertama di dunia.
Apakah yang dimaksudkan dengan kuantum-optiksistem kriptografi (KOKS)
Ciri teknikal utama COKS (kadar ralat, kadar pemindahan data, dll.) ditentukan oleh parameter unsur pembentuk saluran yang membentuk, menghantar dan mengukur keadaan kuantum. Biasanya COKS terdiri daripada bahagian penerima dan penghantaran, yang disambungkan oleh saluran penghantaran.
Sumber radiasi dibahagikan kepada 3 kelas:
- laser;
- mikrolaser;
- diod pemancar cahaya.
Untuk penghantaran isyarat optik, LED gentian optik digunakan sebagai medium, digabungkan dalam kabel pelbagai reka bentuk.
Sifat kerahsiaan komunikasi kuantum
Beralih daripada isyarat di mana maklumat yang dihantar dikodkan oleh denyutan dengan beribu-ribu foton kepada isyarat yang, secara purata, terdapat kurang daripada satu bagi setiap nadi, undang-undang kuantum akan dimainkan. Penggunaan undang-undang ini dengan kriptografi klasik yang mencapai kerahsiaan.
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg digunakan dalam peranti kriptografi kuantum dan terima kasih kepadanya, sebarang percubaan untuk menukar sistem kuantum membuat perubahan padanya, dan pembentukan yang terhasil daripada pengukuran sedemikian ditentukan oleh pihak yang menerima sebagai palsu.
Adakah kriptografi kuantum 100% kalis godam?
Secara teorinya ya, tetapi penyelesaian teknikal tidak boleh dipercayai sepenuhnya. Penyerang mula menggunakan pancaran laser, yang dengannya mereka membutakan pengesan kuantum, selepas itu mereka berhenti bertindak balas terhadapsifat kuantum foton. Kadangkala sumber berbilang foton digunakan dan penggodam mungkin boleh melangkau salah satu daripadanya dan mengukur sumber yang sama.
