A física quântica oferece uma nova marcamaneira de proteger as informações. Por que é necessário, agora é impossível estabelecer um canal de comunicação seguro? Claro que você pode. Mas os computadores quânticos já foram criados e, no momento em que se tornarem onipresentes, os modernos algoritmos de criptografia serão inúteis, pois esses computadores poderosos serão capazes de quebrá-los em uma fração de segundo. A comunicação quântica permite criptografar informações usando fótons - partículas elementares.
Esses computadores, obtendo acesso ao quantumcanal, de uma forma ou de outra, alterará o estado atual dos fótons. E uma tentativa de obter informações levará a seus danos. A velocidade da transferência de informações, é claro, é menor em comparação com outros canais que existem atualmente, por exemplo, com comunicações telefônicas. Mas a comunicação quântica fornece um nível muito maior de sigilo. Isso, é claro, é uma vantagem muito grande. Especialmente no mundo moderno, quando o cibercrime cresce todos os dias.
Era uma vez o correio de pombo estava lotadopor telégrafo, por sua vez, o telégrafo substituiu o rádio. É claro que hoje não desapareceu, mas outras tecnologias modernas apareceram. Há apenas dez anos, a Internet não estava espalhada como está hoje e o acesso a ela era bastante difícil - você tinha que ir a clubes de Internet, comprar cartões muito caros etc. Hoje, não vivemos uma hora sem a Internet e estamos ansiosos para 5G.
Mas o próximo novo padrão de comunicação não resolveráas tarefas agora enfrentadas pela organização da troca de dados via Internet, recebendo dados de satélites de assentamentos em outros planetas etc. Todos esses dados devem ser protegidos com segurança. E isso pode ser organizado com a ajuda do chamado emaranhamento quântico.
O que é comunicação quântica?Para os "manequins", esse fenômeno é explicado como uma conexão de diferentes características quânticas. Ele persiste mesmo quando as partículas são separadas umas das outras por uma grande distância. A chave criptografada e transmitida usando o emaranhamento quântico não fornecerá nenhuma informação valiosa aos crackers que tentarem interceptá-la. Tudo o que conseguem são outros números, já que o estado do sistema, com intervenção externa, será alterado.
Mas criar um sistema de dados mundial não éconseguiu, porque depois de algumas dezenas de quilômetros o sinal desapareceu. O satélite, lançado em 2016, ajudará a implementar um esquema de transferência de chaves quânticas para distâncias superiores a 7 mil km.
O primeiro protocolo de criptografia quântica foi obtido em 1984. Hoje, essa tecnologia é usada com sucesso no setor bancário. Empresas conhecidas oferecem sistemas de criptografia criados por elas.
Uma linha de comunicação quântica é realizada emcabo de fibra óptica padrão. Na Rússia, o primeiro canal seguro foi estabelecido entre as filiais do Gazprombank em Novye Cheryomushki e Korovy Val. O comprimento total é de 30,6 km, ocorrem erros durante a transmissão da chave, mas sua porcentagem é mínima - apenas 5%.
O primeiro satélite do mundo foi lançado emChina. O foguete Long March-2D foi lançado em 16 de agosto de 2016 no site de lançamento de Tszyu-Quan. Um satélite pesando 600 kg voará por 2 anos em uma órbita síncrona ao sol, com uma altura de 310 milhas (ou 500 km) sob o programa "Experimentos quânticos em escala cósmica". O período de revolução do aparato ao redor da Terra é de uma hora e meia.
O satélite de comunicações quânticas é chamado Micius, ou"Mo-Tzu", em homenagem ao filósofo que viveu no século V dC e, como geralmente se acredita, o primeiro a realizar experimentos ópticos. Os cientistas vão estudar o mecanismo de entrelaçamento quântico e conduzir o teletransporte quântico entre o satélite e o laboratório no Tibete.
Este último transfere o estado quântico da partícula paradistância predefinida. Para implementar esse processo, você precisa de um par de partículas emaranhadas (em outras palavras, emaranhadas) localizadas a uma distância uma da outra. De acordo com a física quântica, eles são capazes de capturar informações sobre o estado de um parceiro, mesmo quando estão longe um do outro. Ou seja, é possível exercer um efeito em uma partícula que está no espaço distante, agindo em seu parceiro, que está próximo, no laboratório.
O satélite criará dois fótons emaranhados eenvie-os para a Terra. Se o experimento for bem-sucedido, marcará o início de uma nova era. Dezenas desses satélites podem não apenas fornecer a disseminação onipresente da Internet quântica, mas também comunicações quânticas no espaço para futuros assentamentos em Marte e na Lua.
Mas por que precisamos de um satélite de comunicação quântica?Os satélites convencionais existentes não são suficientes? A questão é que esses satélites não substituirão os convencionais. O princípio da comunicação quântica é criptografar e proteger os canais convencionais de transmissão de dados existentes. Com a sua ajuda, por exemplo, a segurança já estava garantida durante as eleições parlamentares de 2007 na Suíça.
Organização de pesquisa sem fins lucrativosBattel Memorial Institute, troca informações entre capítulos nos Estados Unidos (Ohio) e Irlanda (Dublin) usando emaranhamento quântico. Seu princípio é baseado no comportamento dos fótons - partículas elementares de luz. Com a ajuda deles, as informações são codificadas e enviadas ao destinatário. Em teoria, mesmo a menor tentativa de intervenção deixará uma marca. A chave quântica mudará imediatamente e o hacker que tentar obterá um conjunto de caracteres sem sentido. Portanto, todos os dados que serão transmitidos por esses canais de comunicação não podem ser interceptados ou copiados.
O satélite ajudará os cientistas a testar a distribuição das chaves entre as estações terrestres e o próprio satélite.
A comunicação quântica na China será implementadagraças aos cabos de fibra ótica, com extensão total de 2 mil km e que conecta 4 cidades de Xangai a Pequim. Uma série de fótons não pode ser transmitida indefinidamente, e quanto maior a distância entre as estações, maior a chance de que a informação seja danificada.
Depois de passar alguma distância, o sinal diminui eos cientistas, para manter a transmissão correta das informações, precisam de uma forma de atualizar o sinal a cada 100 km. Em cabos, isso é feito usando nós comprovados, nos quais a chave é analisada, copiada com novos fótons e segue em frente.
Em 1984, Brassard J.da Universidade de Montreal e Bennett C. da IBM sugeriram que os fótons poderiam ser usados na criptografia para gerar um canal fundamental seguro. Eles propuseram um esquema simples para a redistribuição quântica de chaves de criptografia, que foi denominado BB84.
Este esquema usa um canal quântico através do qualas informações entre dois usuários são transmitidas na forma de estados quânticos polarizados. Um hacker de escuta pode tentar medir esses fótons, mas não pode fazer isso, como mencionado acima, sem introduzir distorções neles. Em 1989, no IBM Research Center, Brassard e Bennett criaram o primeiro sistema criptográfico quântico funcional do mundo.
Principais características técnicas do KOKS (coeficienteerros, taxa de transmissão de dados, etc.) são determinados pelos parâmetros dos elementos que formam o canal, que formam, transmitem e medem estados quânticos. Normalmente, o COX consiste em uma parte receptora e transmissora, que são conectadas por um canal de transmissão.
As fontes de radiação são divididas em 3 classes:
Para transmitir sinais ópticos, LEDs de fibra óptica são usados como meio, combinados em cabos de diferentes designs.
Continuando a partir de sinais em que o transmitidoa informação é codificada em pulsos com milhares de fótons, e as leis quânticas entram em ação para sinais nos quais, em média, um pulso é menor que um. É o uso dessas leis com a criptografia clássica que permite que o sigilo seja alcançado.
O princípio da incerteza de Heisenberg se aplicaem dispositivos criptográficos quânticos e, graças a eles, qualquer tentativa de mudança em um sistema quântico introduz mudanças nele, e a formação obtida como resultado de tal medição é determinada pelo lado recebido como falsa.
Teoricamente dá, mas soluções técnicas nãototalmente confiável. Os atacantes começaram a usar um feixe de laser, com o qual cegam os detectores quânticos, após o que eles param de responder às propriedades quânticas dos fótons. Às vezes, fontes multifotônicas são usadas e os invasores podem não perceber uma delas e medir as idênticas.
