La fisica quantistica offre una novità assolutaun modo per proteggere le informazioni. Perché è necessario, non è possibile creare un canale di comunicazione sicuro adesso? Certo che puoi. Ma i computer quantistici sono già stati creati e nel momento in cui diventeranno onnipresenti, i moderni algoritmi di crittografia saranno inutili, poiché questi potenti computer possono romperli in una frazione di secondo. La comunicazione quantistica consente di crittografare le informazioni utilizzando i fotoni - particelle elementari.
Tali computer, avendo ottenuto l'accesso al quantumcanale, in un modo o nell'altro cambierà lo stato attuale dei fotoni. E cercare di ottenere informazioni lo danneggerà. La velocità di trasferimento delle informazioni, ovviamente, è inferiore rispetto ad altri canali attualmente esistenti, ad esempio con un collegamento telefonico. Ma la comunicazione quantistica fornisce un livello di segretezza molto maggiore. Questo, ovviamente, è un grande vantaggio. Soprattutto nel mondo di oggi, quando il crimine informatico è in aumento ogni giorno.
C'era una volta la posta dei piccioni che veniva soppiantatail telegrafo, a sua volta, ha soppiantato la radio. Certo, oggi non è andato da nessuna parte, ma sono apparse altre tecnologie moderne. Solo dieci anni fa, Internet non era così diffuso come lo è oggi ed era piuttosto difficile accedervi: dovevamo andare nei club di Internet, acquistare carte molto costose, ecc. Oggi non viviamo un'ora senza Internet e non vediamo l'ora che arrivi il 5G.
Ma un altro nuovo standard di comunicazione non risolverài compiti che ora devono affrontare l'organizzazione dello scambio di dati tramite Internet, la ricezione di dati dai satelliti da insediamenti su altri pianeti, ecc. Tutti questi dati devono essere protetti in modo affidabile. E questo può essere organizzato usando il cosiddetto entanglement quantistico.
Cos'è la comunicazione quantistica?Perché i "manichini" spiegano questo fenomeno come una connessione tra diverse caratteristiche quantistiche. Persiste anche quando le particelle sono ampiamente distanziate l'una dall'altra. Una chiave crittografata e trasmessa utilizzando l'entanglement quantistico non fornirà alcuna informazione preziosa agli aggressori che tentano di intercettarla. Riceveranno solo altri numeri, poiché lo stato del sistema, con l'intervento esterno, verrà modificato.
Ma creare un sistema di trasmissione dati mondiale non lo èriuscito, poiché dopo poche decine di chilometri il segnale si era attenuato. Il satellite, lanciato nel 2016, aiuterà a implementare uno schema di trasferimento di chiavi quantistiche su distanze superiori a 7.000 km.
Il primissimo protocollo di crittografia quantistica è stato ottenuto nel 1984. Oggi questa tecnologia è utilizzata con successo nel settore bancario. Famose aziende offrono i loro sistemi crittografici.
La linea di comunicazione quantistica viene effettuata sucavo in fibra ottica standard. In Russia, è stato posato il primo canale protetto tra i rami di Gazprombank a Novye Cheryomushki e su Korovyi Val. La lunghezza totale è di 30,6 km, si verificano errori durante il trasferimento della chiave, ma la loro percentuale è minima - solo il 5%.
Il primo satellite al mondo di questo tipo è stato lanciato nelCina. Il razzo Long March-2D è stato lanciato il 16 agosto 2016 dal cosmodromo Tszyu-Quan. Il satellite del peso di 600 kg volerà in un'orbita eliosincrona con un'altitudine di 310 miglia (o 500 km) per 2 anni come parte del programma Quantum Experiments on Space Scale. Il periodo di rotazione dell'apparato attorno alla Terra è pari a un'ora e mezza.
Il satellite di comunicazione quantistica si chiama Micius, o"Mo-Tzu", in onore del filosofo vissuto nel V secolo d.C. e, come si crede comunemente, fu il primo a condurre esperimenti ottici. Gli scienziati studieranno il meccanismo dell'entanglement quantistico ed effettueranno il teletrasporto quantistico tra un satellite e un laboratorio in Tibet.
Quest'ultimo trasferisce lo stato quantistico della particella adata distanza. Per implementare questo processo, hai bisogno di una coppia di particelle entangled (in altre parole, entangled) situate a una distanza l'una dall'altra. Secondo la fisica quantistica, sono in grado di catturare informazioni sullo stato di un partner, anche quando sono lontani l'uno dall'altro. Cioè, è possibile influenzare una particella che si trova in uno spazio lontano influenzando il suo partner, che è vicino, in laboratorio.
Il satellite creerà due fotoni entangled emandarli sulla Terra. Se l'esperienza avrà successo, segnerà l'inizio di una nuova era. Decine di tali satelliti saranno in grado non solo di garantire l'ubiquità dell'Internet quantistica, ma anche la comunicazione quantistica nello spazio per futuri insediamenti su Marte e sulla Luna.
Ma perché abbiamo bisogno di un satellite per comunicazioni quantistiche?I satelliti convenzionali esistenti non sono sufficienti? Il punto è che questi satelliti non sostituiranno quelli convenzionali. Il principio della comunicazione quantistica è crittografare e proteggere i canali di trasmissione dati convenzionali esistenti. Con il suo aiuto, ad esempio, la sicurezza era già stata assicurata durante le elezioni parlamentari del 2007 in Svizzera.
Organizzazione di ricerca senza scopo di lucroBattel Memorial Institute, scambia informazioni tra i capitoli negli Stati Uniti (Ohio) e in Irlanda (Dublino) utilizzando l'entanglement quantistico. Il suo principio si basa sul comportamento dei fotoni - particelle elementari di luce. Con il loro aiuto, le informazioni vengono codificate e inviate al destinatario. In teoria, anche il più piccolo tentativo di intervento lascerà il segno. La chiave quantistica cambierà immediatamente e l'hacker che farà il tentativo riceverà un set di caratteri senza significato. Pertanto, tutti i dati che verranno trasmessi attraverso questi canali di comunicazione non possono essere intercettati o copiati.
Il satellite aiuterà gli scienziati a testare la distribuzione chiave tra le stazioni di terra e il satellite stesso.
Verrà implementata la comunicazione quantistica in Cinagrazie ai cavi in fibra ottica, per una lunghezza complessiva di 2mila km e che collegano 4 città da Shanghai a Pechino. Una serie di fotoni non può essere trasmessa all'infinito e maggiore è la distanza tra le stazioni, maggiore è la possibilità che l'informazione venga danneggiata.
Dopo aver superato una certa distanza, il segnale svanisce egli scienziati, per mantenere la corretta trasmissione delle informazioni, hanno bisogno di un modo per aggiornare il segnale ogni 100 km. Nei cavi, ciò si ottiene con l'aiuto di nodi collaudati, in cui la chiave viene analizzata, copiata con nuovi fotoni e va avanti.
Nel 1984 Brassard J.dell'Università di Montreal e Bennett C. di IBM hanno suggerito che i fotoni potrebbero essere utilizzati in crittografia per generare un canale fondamentale sicuro. Hanno proposto uno schema semplice per la ridistribuzione quantistica delle chiavi di crittografia, che è stato chiamato BB84.
Questo schema utilizza un canale quantistico attraverso il qualele informazioni tra due utenti vengono trasmesse sotto forma di stati quantistici polarizzati. Un hacker che li intercetta può provare a misurare questi fotoni, ma non può farlo, come detto sopra, senza introdurre distorsioni in essi. Nel 1989, presso l'IBM Research Center, Brassard e Bennett hanno creato il primo sistema crittografico quantistico funzionante al mondo.
Principali caratteristiche tecniche di KOKS (coefficienteerrori, velocità di trasmissione dei dati, ecc.) sono determinati dai parametri degli elementi che formano il canale, che formano, trasmettono e misurano gli stati quantistici. Di solito, il COX è costituito da una parte ricevente e trasmittente, che sono collegate da un canale di trasmissione.
Le sorgenti di radiazioni si dividono in 3 classi:
Per trasmettere segnali ottici, i LED in fibra ottica vengono utilizzati come mezzo, combinati in cavi di design diverso.
Passando dai segnali in cui il trasmessole informazioni sono codificate in impulsi con migliaia di fotoni e le leggi quantistiche entrano in gioco per segnali in cui, in media, un impulso è inferiore a uno. È l'uso di queste leggi con la crittografia classica che consente di ottenere la segretezza.
Si applica il principio di indeterminazione di Heisenbergnei dispositivi crittografici quantistici e grazie ad esso, qualsiasi tentativo di modifica in un sistema quantistico apporta modifiche ad esso e la formazione ottenuta come risultato di tale misurazione è determinata dal lato ricevuto come falsa.
Teoricamente dà, ma le soluzioni tecniche nocompletamente affidabile. Gli aggressori hanno iniziato a utilizzare un raggio laser con il quale accecano i rilevatori quantistici, dopodiché smettono di rispondere alle proprietà quantistiche dei fotoni. A volte vengono utilizzate sorgenti multifotone e gli aggressori potrebbero essere in grado di saltarne una e misurare quelle identiche.
