Fizica cuantică oferă o complet nouăo modalitate de a proteja informațiile. De ce este nevoie, nu este posibil să stabiliți un canal de comunicare sigur acum? Sigur ca poti. Dar computerele cuantice au fost deja create și, în momentul în care devin omniprezente, algoritmii moderni de criptare vor fi inutili, deoarece aceste computere puternice le pot sparge într-o fracțiune de secundă. Comunicarea cuantică vă permite să criptați informații folosind fotoni - particule elementare.
Astfel de computere, având acces la cuanticăcanal, într-un fel sau altul va schimba starea actuală a fotonilor. Și încercarea de a obține informații o va deteriora. Viteza transferului de informații, desigur, este mai mică în comparație cu alte canale existente în prezent, de exemplu, cu o conexiune telefonică. Dar comunicarea cuantică oferă un nivel de secret mult mai mare. Acest lucru, desigur, este un plus foarte mare. Mai ales în lumea de astăzi, când criminalitatea cibernetică crește în fiecare zi.
A fost odată că poșta de porumbei a fost înlocuitătelegraful, la rândul său, a înlocuit radioul. Desigur, astăzi nu a plecat nicăieri, dar au apărut și alte tehnologii moderne. Cu doar zece ani în urmă, Internetul nu era la fel de răspândit ca și astăzi și era destul de dificil să obținem acces la el - trebuia să mergem la cluburi de Internet, să cumpărăm carduri foarte scumpe etc. Astăzi nu trăim o oră fără pe Internet și așteptăm cu nerăbdare 5G.
Dar un alt nou standard de comunicare nu se va rezolvasarcinile cu care se confruntă acum organizarea schimbului de date utilizând Internetul, primirea datelor de la sateliți din așezările de pe alte planete etc. Toate aceste date trebuie protejate în mod fiabil. Și acest lucru poate fi organizat folosind așa-numita încurcare cuantică.
Ce este comunicarea cuantică?Pentru „manechine” explicați acest fenomen ca o legătură între diferite caracteristici cuantice. Persistă chiar și atunci când particulele sunt la o distanță mare între ele. O cheie criptată și transmisă utilizând încurcarea cuantică nu va oferi nicio informație valoroasă atacatorilor care încearcă să o intercepteze. Tot ce vor primi sunt alte numere, deoarece starea sistemului, cu intervenție externă, va fi schimbată.
Dar crearea unui sistem mondial de transmisie a datelor nu estea reușit, deoarece după câteva zeci de kilometri semnalul a fost atenuat. Satelitul, lansat în 2016, va ajuta la implementarea unei scheme de transfer cuantice de chei pe distanțe mai mari de 7.000 km.
Primul protocol de criptografie cuantică a fost obținut în 1984. Astăzi, această tehnologie este utilizată cu succes în sectorul bancar. Companii cunoscute își oferă criptosistemele.
Linia de comunicație cuantică este realizată pecablu standard din fibra optica. În Rusia, primul canal protejat a fost așezat între sucursalele Gazprombank din Novye Cheryomushki și pe Korovyi Val. Lungimea totală este de 30,6 km, erorile apar în timpul transferului cheii, dar procentul lor este minim - doar 5%.
Primul astfel de satelit din lume a fost lansat înChina. Racheta Long March-2D a fost lansată pe 16 august 2016 din cosmodromul Tszyu-Quan. Satelitul cântărind 600 kg va zbura pe o orbită sincronă la soare cu o altitudine de 310 mile (sau 500 km) timp de 2 ani, ca parte a programului Experimente cuantice pe scară spațială. Perioada de rotație a aparatului în jurul Pământului este egală cu o oră și jumătate.
Satelitul de comunicații cuantice se numește Micius sau„Mo-Tzu”, în cinstea filosofului care a trăit în secolul al V-lea d.Hr. și, așa cum se crede în mod obișnuit, el a fost primul care a efectuat experimente optice. Oamenii de știință vor studia mecanismul încurcării cuantice și vor efectua teleportarea cuantică între un satelit și un laborator din Tibet.
Acesta din urmă transferă starea cuantică a particulei cătredistanta data. Pentru a implementa acest proces, aveți nevoie de o pereche de particule încâlcite (cu alte cuvinte, încâlcite) situate la distanță una de cealaltă. Conform fizicii cuantice, ei sunt capabili să capteze informații despre starea unui partener, chiar și atunci când sunt departe unul de celălalt. Adică, este posibil să influențăm o particulă care se află în spațiu îndepărtat influențând partenerul său, care este în apropiere, în laborator.
Satelitul va crea doi fotoni încurcați șitrimite-i pe Pământ. Dacă experiența va avea succes, va anunța începutul unei noi ere. Zeci de astfel de sateliți vor putea asigura nu numai omniprezența internetului cuantic, ci și comunicarea cuantică în spațiu pentru viitoarele așezări de pe Marte și Lună.
Dar de ce avem nevoie chiar de un satelit de comunicații cuantice?Nu sunt sateliții convenționali existenți suficienți? Ideea este că acești sateliți nu îi vor înlocui pe cei convenționali. Principiul comunicării cuantice este de a cripta și proteja canalele de transmisie de date convenționale existente. Cu ajutorul său, de exemplu, securitatea a fost deja asigurată în timpul alegerilor parlamentare din 2007 din Elveția.
Organizație de cercetare non-profitBattel Memorial Institute, schimbă informații între capitole din Statele Unite (Ohio) și Irlanda (Dublin) folosind încurcarea cuantică. Principiul său se bazează pe comportamentul fotonilor - particule elementare de lumină. Cu ajutorul lor, informațiile sunt codificate și trimise destinatarului. În teorie, chiar și cea mai mică încercare de intervenție va lăsa o amprentă. Cheia cuantică se va schimba imediat, iar hackerul care face încercarea va primi un set de caractere fără sens. Prin urmare, toate datele care vor fi transmise prin aceste canale de comunicare nu pot fi interceptate sau copiate.
Satelitul va ajuta oamenii de știință să testeze distribuția cheie între stațiile terestre și satelitul însuși.
Comunicarea cuantică în China va fi implementatădatorită cablurilor de fibră optică, cu o lungime totală de 2 mii km și care leagă 4 orașe de la Shanghai la Beijing. O serie de fotoni nu pot fi transmise la nesfârșit și cu cât este mai mare distanța dintre stații, cu atât este mai mare șansa ca informațiile să fie deteriorate.
După ce a trecut o anumită distanță, semnalul se estompează șioamenii de știință, pentru a menține transmisia corectă a informațiilor, au nevoie de o modalitate de actualizare a semnalului la fiecare 100 km. În cabluri, acest lucru se realizează cu ajutorul unor noduri dovedite, în care cheia este analizată, copiată cu fotoni noi și continuă.
În 1984, Brassard J.de la Universitatea din Montreal și Bennett C. de la IBM au sugerat că fotonii ar putea fi folosiți în criptografie pentru a genera un canal fundamental sigur. Ei au propus o schemă simplă pentru redistribuirea cuantică a cheilor de criptare, care a fost numită BB84.
Această schemă folosește un canal cuantic prin careinformațiile dintre doi utilizatori sunt transmise sub formă de stări cuantice polarizate. Un hacker care le ascultă poate încerca să măsoare acești fotoni, dar nu poate face acest lucru, așa cum am menționat mai sus, fără a introduce distorsiuni în ele. În 1989, la Centrul de Cercetare IBM, Brassard și Bennett au creat primul sistem criptografic cuantic de lucru din lume.
Principalele caracteristici tehnice ale KOKS (coeficienterori, rata de transmitere a datelor etc.) sunt determinate de parametrii elementelor care formează canalul, care formează, transmit și măsoară stări cuantice. De obicei, COX-ul constă dintr-o parte de recepție și transmisie, care sunt conectate printr-un canal de transmisie.
Sursele de radiații sunt împărțite în 3 clase:
Pentru a transmite semnale optice, LED-urile cu fibră optică sunt utilizate ca mediu, combinate în cabluri de diferite modele.
Trecând de la semnale în care transmiseinformațiile sunt codificate în impulsuri cu mii de fotoni, iar legile cuantice intră în joc pentru semnale în care, în medie, un impuls este mai mic decât unul. Utilizarea acestor legi cu criptografia clasică este cea care permite realizarea secretului.
Se aplică principiul incertitudinii Heisenbergîn dispozitivele criptografice cuantice și datorită acestuia, orice încercare de modificare într-un sistem cuantic face modificări la acesta, iar formarea obținută ca urmare a unei astfel de măsurători este determinată de partea primită ca fiind falsă.
Teoretic dă, dar soluțiile tehnice nu suntcomplet fiabil. Atacatorii au început să folosească un fascicul laser cu care orbesc detectoarele cuantice, după care nu mai răspund la proprietățile cuantice ale fotonilor. Uneori sunt folosite surse multiphoton, iar atacatorii ar putea să sară peste una dintre ele și să măsoare cele identice.
