Kvantefysikk tilbyr et helt nyttmåte å beskytte informasjon på. Hvorfor trengs det, er det nå umulig å legge en sikker kommunikasjonskanal? Selvfølgelig kan du. Men kvantecomputere er allerede opprettet, og i øyeblikket når de blir allestedsnærværende, vil moderne krypteringsalgoritmer være ubrukelige, siden disse kraftige datamaskiner vil kunne knekke dem i løpet av et splitt sekund. Kvantekommunikasjon lar deg kryptere informasjon ved hjelp av fotoner - elementære partikler.
Slike datamaskiner, får tilgang til kvantekanal, vil på en eller annen måte endre fotonenes nåværende tilstand. Og et forsøk på å få informasjon vil føre til skade på det. Informasjonsoverføringshastigheten er selvfølgelig lavere sammenlignet med andre kanaler som for tiden eksisterer, for eksempel med telefonkommunikasjon. Men kvantekommunikasjon gir et mye større grad av hemmelighold. Dette er selvfølgelig et veldig stort pluss. Spesielt i den moderne verden når nettkriminalitet vokser hver dag.
Det var en gang duenpost var overfyltved telegraf, på sin side erstattet telegrafen radioen. I dag har den selvfølgelig ikke forsvunnet, men andre moderne teknologier har dukket opp. For bare ti år siden ble ikke Internett spredt som det er i dag, og tilgangen til det var ganske vanskelig - du måtte gå til Internett-klubber, kjøpe veldig dyre kort osv. I dag lever vi ikke en time uten Internett, og vi ser frem til 5G.
Men den neste nye kommunikasjonsstandarden vil ikke løseoppgavene som nå står overfor organisering av datautveksling via Internett, mottak av data fra satellitter fra bosetninger på andre planeter, etc. Alle disse dataene må være pålitelig beskyttet. Og dette kan organiseres ved hjelp av den såkalte kvanteinnviklingen.
Hva er kvantekommunikasjon?For "dummies" forklares dette fenomenet som en forbindelse av forskjellige kvanteegenskaper. Den vedvarer selv når partiklene er fordelt fra hverandre over en stor avstand. Nøkkelen som er kryptert og overført ved bruk av kvanteforviklinger, vil ikke gi verdifull informasjon til kjeks som prøver å avskjære den. Alt de får er andre tall, siden tilstanden til systemet, med ekstern intervensjon, vil bli endret.
Men å lage et verdensomspennende datasystem er det ikkelyktes, for etter noen titalls kilometer bleknet signalet. Satellitten, som ble lansert i 2016, vil bidra til å implementere en kvante nøkkeloverføringsordning for avstander på mer enn 7 tusen km.
Den aller første kvantekryptografiprotokollen ble oppnådd i 1984. I dag brukes denne teknologien med hell i banksektoren. Kjente selskaper tilbyr kryptosystemer opprettet av dem.
En kvantekommunikasjonslinje blir utførtstandard fiberoptisk kabel. I Russland ble den første sikre kanalen lagt mellom grenene til Gazprombank i Novye Cheryomushki og Korovy Val. Total lengde er 30,6 km, feil oppstår under overføring av nøkkelen, men prosentandelen er minimal - bare 5%.
Verdens første slike satellitt ble lansert iKina. Long March-2D raketten ble skutt 16. august 2016 fra Tszyu-Quan-oppskytningsstedet. En satellitt som veier 600 kg vil fly i 2 år i en sol-synkron bane, med en høyde på 500 miles (eller 500 km) under programmet "Quantum eksperimenter i en kosmisk skala." Apparatets revolusjonstid rundt jorden er halvannen time.
Kvantekommunikasjonssatellitten kalles Micius, eller"Mo-Tzu", til ære for filosofen som levde på 500-tallet e.Kr. og som vanligvis antas, den første til å utføre optiske eksperimenter. Forskere skal studere mekanismen for kvantesvikling og utføre kvanteteleportering mellom satellitten og laboratoriet i Tibet.
Sistnevnte overfører partikkelens kvantetilstand tilforhåndsinnstilt avstand. For å implementere denne prosessen trenger du et par sammenfiltrede (med andre ord, sammenfiltrede) partikler som ligger i avstand fra hverandre. I følge kvantefysikk er de i stand til å fange opp informasjon om tilstanden til en partner, selv når de er langt fra hverandre. Det vil si at det er mulig å utøve en effekt på en partikkel som er i langt rom, og virker på partneren sin, som er i nærheten, på laboratoriet.
Satellitten vil lage to sammenfiltrede fotoner ogsend dem til Jorden. Hvis eksperimentet er vellykket, vil det markere begynnelsen på en ny epoke. Flere titalls slike satellitter kan ikke bare gi den allestedsnærværende spredningen av kvanteinternet, men også kvantekommunikasjon i verdensrommet for fremtidige bosetninger på Mars og månen.
Men hvorfor trenger vi en kvantekommunikasjonssatellitt?Er ikke eksisterende konvensjonelle satellitter nok? Fakta er at disse satellittene ikke vil erstatte konvensjonelle. Prinsippet for kvantekommunikasjon er å kode og beskytte eksisterende konvensjonelle datakanaler. Med sin hjelp var for eksempel sikkerhet allerede sikret under parlamentsvalget i 2007 i Sveits.
Ideell forskningsorganisasjonBattle Memorial Institute, utveksler informasjon mellom kontorer i USA (Ohio) og Irland (Dublin) ved bruk av kvanteforviklinger. Prinsippet er basert på atferden til fotoner - elementære lyspartikler. Med deres hjelp blir informasjon kodet og sendt til adressaten. Teoretisk sett vil selv det mest nøyaktige forsøket på interferens sette et merke. Kvantetasten vil endre seg umiddelbart, og hackeren som gjør et forsøk vil få et meningsløst tegnsett. Derfor kan ikke alle dataene som blir overført gjennom disse kommunikasjonskanalene bli oppfanget eller kopiert.
Satellitten vil hjelpe forskere med å teste fordelingen av nøkkelen mellom bakkestasjonene og selve satellitten.
Kvantekommunikasjon i Kina vil bli implementerttakket være fiberoptiske kabler med en total lengde på 2 000 km og forene 4 byer fra Shanghai til Beijing. En serie fotoner kan ikke overføres uendelig, og jo større avstanden mellom stasjonene er, jo større er sjansen for at informasjonen blir skadet.
Etter å ha passert et stykke, blekner signalet, ogFor å opprettholde riktig overføring av informasjon, trenger forskere en måte å oppdatere signalet hver 100 km. I kabler oppnås dette ved hjelp av påviste noder der nøkkelen analyseres, kopieres med nye fotoner og går videre.
I 1984 kom Brassard J.fra University of Montreal og IBM Bennett C. foreslo at fotoner kan brukes i kryptografi for å gi en sikker grunnleggende kanal. De foreslo et enkelt skjema for kvantedistribusjon av krypteringsnøkler, som ble kalt BB84.
Denne kretsen bruker en kvantekanal sominformasjon mellom to brukere overføres i form av polariserte kvantetilstander. En avlyttende hacker kan prøve å måle disse fotonene, men han kan ikke gjøre dette, som nevnt ovenfor, uten å forvrenge dem. I 1989 opprettet Brassard og Bennett verdens første fungerende kvante kryptografiske system ved IBM Research Center.
De viktigste tekniske egenskapene til COX (koeffisientfeil, dataoverføringshastighet, etc.) bestemmes av parametrene til de kanaldannende elementene som danner, overfører og måler kvantetilstander. Typisk består COX av en mottakende og overførende deler som er koblet sammen med en overføringskanal.
Strålekilder er delt inn i 3 klasser:
For å overføre optiske signaler brukes fiberoptiske LED som medium kombinert i kabler med forskjellige utførelser.
Passerer fra signalene som sendesinformasjon er kodet av pulser med tusenvis av fotoner, til signaler der det i gjennomsnitt er mindre enn en av dem per puls, kvantelovene spiller inn. Det er bruken av disse lovene med klassisk kryptografi som gjør det mulig å oppnå hemmelighold.
Heisenbergs usikkerhetsprinsipp gjelderi kvante kryptografiske enheter og takket være ham, gjør ethvert forsøk på å endre kvantesystemet endringer i det, og formasjonen oppnådd som et resultat av en slik måling bestemmes av den aksepterte parten som usann.
Teoretisk gir, men tekniske løsninger er det ikkehelt pålitelig. Angripere begynte å bruke en laserstråle, ved hjelp av hvilke de blinde kvantedetektorer, hvoretter de slutter å svare på kvanteegenskapene til fotoner. Noen ganger brukes flerfotonkilder, og kjeks kan være i stand til å hoppe over en av dem og måle identiske.
