Kvantová fyzika ponúka úplne novúspôsob ochrany informácií. Prečo je to potrebné, nie je možné teraz vytvoriť bezpečný komunikačný kanál? Samozrejme môžete. Ale kvantové počítače už boli vytvorené a v okamihu, keď sa stanú všadeprítomnými, budú moderné šifrovacie algoritmy zbytočné, pretože tieto výkonné počítače ich dokážu zlomiť za zlomok sekundy. Kvantová komunikácia umožňuje šifrovanie informácií pomocou fotónov - elementárnych častíc.
Takéto počítače získali prístup ku kvantukanál, tak či onak zmení súčasný stav fotónov. A pokus o získanie informácií ich poškodí. Rýchlosť prenosu informácií je samozrejme nižšia v porovnaní s inými v súčasnosti existujúcimi kanálmi, napríklad s telefónnym pripojením. Kvantová komunikácia však poskytuje oveľa vyššiu úroveň utajenia. To je samozrejme veľmi veľké plus. Najmä v dnešnom svete, keď počítačová kriminalita každým dňom rastie.
Kedysi bola poštová holuba nahradenátelegraf zasa nahradil rádio. Samozrejme, dnes to nikam nešlo, ale objavili sa ďalšie moderné technológie. Len pred desiatimi rokmi nebol internet taký rozšírený ako dnes a bolo dosť ťažké sa k nemu dostať - museli sme chodiť do internetových klubov, kupovať veľmi drahé karty atď. Dnes nežijeme hodinu bez internet a tešíme sa na 5G.
Ale ďalší nový komunikačný štandard sa nevyriešiúlohy, ktorým teraz čelí organizácia výmeny údajov pomocou internetu, prijímanie údajov zo satelitov z osídlení na iných planétach atď. Všetky tieto údaje musia byť spoľahlivo chránené. A to je možné organizovať pomocou takzvaného kvantového zapletenia.
Čo je to kvantová komunikácia?Pre „figuríny“ vysvetlite tento jav ako spojenie medzi rôznymi kvantovými charakteristikami. Pretrváva, aj keď sú častice navzájom veľmi vzdialené. Kľúč šifrovaný a prenášaný pomocou kvantového zapletenia neposkytne útočníkom, ktorí sa ich pokúsia zachytiť, žiadne cenné informácie. Dostanú iba ďalšie čísla, pretože stav systému s externým zásahom sa zmení.
Vytvorenie celosvetového systému na prenos údajov však nie jesa to podarilo, pretože po niekoľkých desiatkach kilometrov bol signál utlmený. Družica vypustená v roku 2016 pomôže realizovať schému prenosu kvantového kľúča na vzdialenosti viac ako 7 000 km.
Úplne prvý protokol kvantovej kryptografie bol získaný v roku 1984. Dnes sa táto technológia úspešne používa v bankovom sektore. Známe spoločnosti ponúkajú svoje kryptosystémy.
Kvantová komunikačná linka sa vykonáva dňaštandardný kábel z optických vlákien. V Rusku bol prvý chránený kanál položený medzi pobočkami Gazprombank v Novye Cheryomushki a na Korovyi Val. Celková dĺžka je 30,6 km, chyby sa vyskytujú pri prenose kľúča, ale ich percento je minimálne - iba 5%.
Prvý takýto satelit na svete bol vypustený v rokuČína. Raketa Dlhý pochod-2D bola vypustená 16. augusta 2016 z kozmodrómu Tszyu-Quan. Družica s hmotnosťou 600 kg bude lietať na slnečnej synchrónnej obežnej dráhe s výškou 310 míľ (alebo 500 km) po dobu 2 rokov v rámci programu Quantum Experiments on Space Scale. Doba rotácie prístroja okolo Zeme sa rovná jednej a pol hodiny.
Kvantová komunikačná družica sa volá Micius, príp„Mo-Tzu“, na počesť filozofa, ktorý žil v 5. storočí nášho letopočtu. a ako sa všeobecne verí, ako prvý uskutočnil optické experimenty. Vedci sa chystajú študovať mechanizmus kvantového zapletenia a uskutočniť kvantovú teleportáciu medzi satelitom a laboratóriom v Tibete.
Tá prenáša kvantový stav častice dodaná vzdialenosť. Na implementáciu tohto procesu potrebujete pár zapletených (inými slovami zapletených) častíc nachádzajúcich sa vo vzájomnej vzdialenosti. Podľa kvantovej fyziky sú schopní zachytiť informácie o stave partnera, aj keď sú od seba ďaleko. To znamená, že častice, ktoré sú vo vzdialenom priestore, môžete ovplyvniť tak, že v laboratóriu ovplyvníte ich partnera, ktorý je v ich blízkosti.
Družica vytvorí dva zapletené fotóny apošlite ich na Zem. Ak bude táto skúsenosť úspešná, bude predzvesťou začiatku novej éry. Desiatky takýchto satelitov budú schopné nielen zabezpečiť všadeprítomnosť kvantového internetu, ale aj kvantovú komunikáciu vo vesmíre pre budúce osídlenie Marsu a Mesiaca.
Prečo však vlastne potrebujeme kvantový komunikačný satelit?Nestačí existujúce konvenčné satelity? Jedná sa o to, že tieto satelity nenahradia konvenčné. Princípom kvantovej komunikácie je šifrovanie a ochrana existujúcich konvenčných kanálov na prenos údajov. S jej pomocou napríklad už zaistila bezpečnosť počas parlamentných volieb v roku 2007 vo Švajčiarsku.
Nezisková výskumná organizáciaBattel Memorial Institute, výmena informácií medzi kapitolami v USA (Ohio) a Írsku (Dublin) pomocou kvantového zapletenia. Jeho princíp je založený na správaní fotónov - elementárnych častíc svetla. S ich pomocou sú informácie kódované a odosielané adresátovi. Teoreticky aj ten najmenší pokus o zásah zanechá stopu. Kvantový kľúč sa okamžite zmení a hacker, ktorý sa pokúsi, získa nezmyselnú znakovú sadu. Preto všetky údaje, ktoré sa budú prenášať cez tieto komunikačné kanály, nemôžu byť zachytené alebo kopírované.
Družica pomôže vedcom otestovať distribúciu kľúčov medzi pozemnými stanicami a samotným satelitom.
Bude sa realizovať kvantová komunikácia v Čínevďaka káblom z optických vlákien s celkovou dĺžkou 2 000 km a spájajúcim 4 mestá od Šanghaja po Peking. Séria fotónov sa nemôže prenášať donekonečna a čím väčšia je vzdialenosť medzi stanicami, tým vyššia je pravdepodobnosť poškodenia informácií.
Po prejdení určitej vzdialenosti signál slabne avedci, aby udržali správny prenos informácií, potrebujú spôsob, ako aktualizovať signál každých 100 km. V kábloch sa to dosahuje pomocou osvedčených uzlov, v ktorých sa kľúč analyzuje, kopíruje s novými fotónmi a posúva sa ďalej.
V roku 1984 Brassard J.z Montrealskej univerzity a Bennett C. z IBM navrhli, že fotóny by sa mohli použiť v kryptografii na generovanie bezpečného základného kanálu. Navrhli jednoduchú schému pre kvantovú redistribúciu šifrovacích kľúčov, ktorá dostala názov BB84.
Táto schéma využíva kvantový kanál, cez ktorýinformácie medzi dvoma používateľmi sa prenášajú vo forme polarizovaných kvantových stavov. Hacker, ktorý ich odpočúva, sa môže pokúsiť tieto fotóny zmerať, ale nemôže to urobiť, ako už bolo spomenuté vyššie, bez toho, aby do nich zaviedol skreslenia. V roku 1989 vytvorili vo výskumnom centre IBM Brassard a Bennett prvý fungujúci kvantový kryptografický systém na svete.
Hlavné technické charakteristiky KOKS (koeficientchyby, rýchlosť prenosu dát atď.) sú určené parametrami prvkov tvoriacich kanál, ktoré tvoria, prenášajú a merajú kvantové stavy. COX obvykle pozostáva z prijímacej a vysielacej časti, ktoré sú spojené prenosovým kanálom.
Zdroje žiarenia sú rozdelené do 3 tried:
Na prenos optických signálov sa ako médium používajú LED diódy z optických vlákien kombinované do káblov rôznych prevedení.
Ďalej od signálov, v ktorých sa prenášainformácie sú kódované v impulzoch s tisíckami fotónov a pre signály, v ktorých je v priemere jeden impulz menej ako jeden, vstupujú do hry kvantové zákony. Práve použitie týchto zákonov s klasickou kryptografiou umožňuje dosiahnuť utajenie.
Uplatňuje sa Heisenbergov princíp neistotyv kvantových kryptografických zariadeniach a vďaka nej akékoľvek pokusy o zmenu v kvantovom systéme robia zmeny a formácia získaná v dôsledku takéhoto merania je prijímanou stranou určená ako nepravdivá.
Teoreticky dáva, ale technické riešenia nieúplne spoľahlivé. Útočníci začali používať laserový lúč, ktorým oslepili kvantové detektory, po ktorých prestali reagovať na kvantové vlastnosti fotónov. Niekedy sa používajú zdroje viacerých fotónov a útočníci môžu byť schopní preskočiť jeden z nich a zmerať identické.
