Quantenphysik bietet eine brandneueWeg, um Informationen zu schützen. Warum ist es notwendig, ist es jetzt unmöglich, einen sicheren Kommunikationskanal zu legen? Natürlich kannst du. Aber Quantencomputer wurden bereits entwickelt, und in dem Moment, in dem sie allgegenwärtig werden, sind moderne Verschlüsselungsalgorithmen unbrauchbar, da diese leistungsstarken Computer sie in Sekundenbruchteilen knacken können. Mit der Quantenkommunikation können Sie Informationen mit Photonen - Elementarteilchen - verschlüsseln.
Solche Computer erhalten Zugang zu QuantenKanal, auf die eine oder andere Weise wird den aktuellen Zustand der Photonen ändern. Und der Versuch, Informationen zu erhalten, führt zu deren Beschädigung. Die Geschwindigkeit der Informationsübertragung ist natürlich geringer im Vergleich zu anderen Kanälen, die derzeit beispielsweise bei der Telefonkommunikation existieren. Quantenkommunikation bietet jedoch ein viel höheres Maß an Geheimhaltung. Dies ist natürlich ein sehr großes Plus. Besonders in der modernen Welt, in der die Internetkriminalität täglich zunimmt.
Когда-то голубиная почта была вытеснена per telegraf ersetzte der telegraf seinerseits das radio. Natürlich ist es heute nirgendwo anders angekommen, aber es sind andere moderne Technologien aufgetaucht. Vor zehn Jahren war das Internet noch nicht so verbreitet wie heute, und der Zugang dazu war ziemlich schwierig - man musste in Internetclubs gehen, sehr teure Karten kaufen usw. Heute leben wir keine Stunde ohne das Internet und freuen uns darauf 5G.
Aber der nächste neue Kommunikationsstandard wird sich nicht lösenDie Aufgaben, vor denen die Organisation des Datenaustauschs über das Internet, der Empfang von Daten von Satelliten aus Siedlungen auf anderen Planeten usw. steht. Alle diese Daten müssen zuverlässig geschützt werden. Und dies kann mit Hilfe der sogenannten Quantenverschränkung organisiert werden.
Was ist Quantenkommunikation?Für "Dummies" wird dieses Phänomen als Verbindung verschiedener Quanteneigenschaften erklärt. Es bleibt auch dann bestehen, wenn die Partikel über eine große Distanz voneinander beabstandet sind. Der mit Quantenverschränkung verschlüsselte und übertragene Schlüssel liefert Crackern, die versuchen, ihn abzufangen, keine wertvollen Informationen. Alles, was sie bekommen, sind andere Zahlen, da der Zustand des Systems durch externe Eingriffe geändert wird.
Ein weltweites Datensystem zu schaffen, ist es jedoch nichtErfolgreich, denn nach einigen zehn Kilometern verblasste das Signal. Der im Jahr 2016 gestartete Satellit wird dazu beitragen, ein Quantenschlüssel-Übertragungsschema für Entfernungen von mehr als 7000 km zu implementieren.
Das allererste Quantenkryptographie-Protokoll wurde 1984 erhalten. Heute wird diese Technologie erfolgreich im Bankensektor eingesetzt. Namhafte Unternehmen bieten von ihnen erstellte Kryptosysteme an.
Eine Quantenkommunikationsleitung wird ausgeführtStandard-Glasfaserkabel. In Russland wurde der erste sichere Kanal zwischen den Filialen der Gazprombank in Novye Cheryomushki und Korovy Val gelegt. Die Gesamtlänge beträgt 30,6 km, während der Übertragung des Schlüssels treten Fehler auf, deren Prozentsatz jedoch minimal ist - nur 5%.
Der weltweit erste Satellit dieser Art wurde im Jahr 2000 gestartetChina. Die Long March-2D-Rakete wurde am 16. August 2016 vom Startort Tszyu-Quan gestartet. Ein Satellit mit einem Gewicht von 600 kg wird 2 Jahre lang in einer sonnensynchronen Umlaufbahn mit einer Höhe von 310 Meilen (oder 500 km) unter dem Programm "Quantenexperimente im kosmischen Maßstab" fliegen. Die Umlaufzeit des Apparats um die Erde beträgt eineinhalb Stunden.
Der Quantenkommunikationssatellit heißt Micius oder"Mo-Tzu", zu Ehren des Philosophen, der im 5. Jahrhundert nach Christus lebte und, wie allgemein angenommen wird, die ersten, die optische Experimente durchführten. Wissenschaftler werden den Mechanismus der Quantenverschränkung untersuchen und eine Quantenteleportation zwischen dem Satelliten und dem Labor in Tibet durchführen.
Letzterer überträgt den Quantenzustand des Teilchens aufvoreingestellte Entfernung. Um diesen Prozess zu implementieren, benötigen Sie ein Paar verwickelter (mit anderen Worten verwickelter) Partikel, die sich in einem Abstand voneinander befinden. Laut der Quantenphysik sind sie in der Lage, Informationen über den Zustand eines Partners zu erfassen, auch wenn sie weit voneinander entfernt sind. Das heißt, es ist möglich, auf ein im fernen Raum befindliches Teilchen einen Effekt auszuüben, indem es auf seinen Partner im Labor einwirkt, der in der Nähe ist.
Спутник будет создавать два запутанных фотона и schicke sie zur Erde. Wenn das Experiment erfolgreich ist, markiert es den Beginn einer neuen Ära. Dutzende solcher Satelliten können nicht nur die allgegenwärtige Verbreitung des Quanteninternets, sondern auch die Quantenkommunikation im Weltraum für zukünftige Siedlungen auf Mars und Mond bereitstellen.
Aber warum brauchen wir einen Quantenkommunikationssatelliten?Reichen bestehende konventionelle Satelliten nicht aus? Tatsache ist, dass diese Satelliten konventionelle nicht ersetzen werden. Das Prinzip der Quantenkommunikation besteht darin, bestehende konventionelle Datenkanäle zu verschlüsseln und zu schützen. Mit ihrer Hilfe konnte beispielsweise bereits bei den Parlamentswahlen 2007 in der Schweiz die Sicherheit gewährleistet werden.
Gemeinnützige ForschungsorganisationDas Battle Memorial Institute tauscht Informationen zwischen Büros in den USA (Ohio) und Irland (Dublin) mithilfe von Quantenverschränkungen aus. Sein Prinzip basiert auf dem Verhalten von Photonen - Elementarteilchen des Lichts. Mit ihrer Hilfe werden Informationen verschlüsselt und an den Adressaten gesendet. Theoretisch hinterlässt auch der genaueste Versuch einer Störung Spuren. Der Quantenschlüssel ändert sich sofort und der Hacker, der einen Versuch unternimmt, erhält einen bedeutungslosen Zeichensatz. Daher können alle Daten, die über diese Kommunikationskanäle übertragen werden, nicht abgefangen oder kopiert werden.
Der Satellit wird Wissenschaftlern dabei helfen, die Verteilung des Schlüssels zwischen den Bodenstationen und dem Satelliten selbst zu testen.
Quantenkommunikation in China wird implementiertDank Glasfaserkabeln mit einer Gesamtlänge von 2.000 km und der Vereinigung von 4 Städten von Shanghai nach Peking. Eine Reihe von Photonen kann nicht endlos übertragen werden. Je größer der Abstand zwischen den Stationen ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Informationen beschädigt werden.
Nach einiger Entfernung verschwindet das Signal undUm die korrekte Übertragung von Informationen zu gewährleisten, müssen Wissenschaftler das Signal alle 100 km aktualisieren. Bei Kabeln geschieht dies mit Hilfe bewährter Knoten, in denen der Schlüssel analysiert, mit neuen Photonen kopiert und weitergeführt wird.
В 1984 г. Брассард Ж.von der Universität von Montreal und IBM Bennett C. schlugen vor, dass Photonen in der Kryptographie verwendet werden können, um einen sicheren Grundkanal bereitzustellen. Sie schlugen ein einfaches Schema für die Quantenumverteilung von Verschlüsselungsschlüsseln mit der Bezeichnung BB84 vor.
Diese Schaltung verwendet einen Quantenkanal, durch denInformationen zwischen zwei Benutzern werden in Form von polarisierten Quantenzuständen übertragen. Ein abhörender Hacker kann versuchen, diese Photonen zu messen, aber er kann dies, wie oben erwähnt, nicht tun, ohne sie zu verzerren. 1989 entwickelten Brassard und Bennett im IBM Research Center das weltweit erste funktionierende Quantenkryptografiesystem.
Technische Hauptmerkmale von COX (KoeffizientFehler, Datenübertragungsrate usw.) werden durch die Parameter der kanalbildenden Elemente bestimmt, die Quantenzustände bilden, übertragen und messen. Typischerweise besteht die COX aus einem Empfangs- und einem Sendeteil, die durch einen Sendekanal verbunden sind.
Strahlungsquellen werden in 3 Klassen unterteilt:
Zur Übertragung von optischen Signalen werden faseroptische LEDs als Medium verwendet, die in Kabeln unterschiedlicher Bauart kombiniert werden.
Übergeben von den Signalen, in denen die übertragenenInformationen werden durch Pulse mit Tausenden von Photonen codiert, wobei für Signale, bei denen im Durchschnitt weniger als eins pro Puls vorhanden ist, Quantengesetze ins Spiel kommen. Es ist die Verwendung dieser Gesetze bei der klassischen Kryptographie, die es ermöglicht, Geheimhaltung zu erreichen.
Es gilt das Heisenbergsche UnsicherheitsprinzipIn quantenkryptografischen Geräten und dank ihm werden bei jedem Versuch, das Quantensystem zu ändern, Änderungen daran vorgenommen, und die als Ergebnis einer solchen Messung erhaltene Formation wird von der akzeptierten Partei als falsch bestimmt.
Theoretisch gibt, aber technische Lösungen nichtabsolut zuverlässig. Angreifer begannen, einen Laserstrahl zu verwenden, mit dem sie Quantendetektoren blind machten, wonach sie nicht mehr auf die Quanteneigenschaften von Photonen reagierten. Manchmal werden Mehrphotonenquellen verwendet, und Cracker können möglicherweise eine von ihnen überspringen und identische messen.
