Kvantfysiken erbjuder en helt nyett sätt att skydda information. Varför behövs det, är det inte möjligt att lägga en säker kommunikationskanal nu? Såklart du kan. Men kvantdatorer har redan skapats, och i det ögonblick de blir allestädes närvarande kommer moderna krypteringsalgoritmer att vara värdelösa, eftersom dessa kraftfulla datorer kan bryta dem på en bråkdel av en sekund. Kvantkommunikation låter dig kryptera information med hjälp av fotoner - elementära partiklar.
Sådana datorer, efter att ha fått tillgång till quantumkanal, kommer ett eller annat sätt att ändra fotons nuvarande tillstånd. Och att försöka få information kommer att skada den. Informationsöverföringshastigheten är naturligtvis lägre i jämförelse med andra för närvarande befintliga kanaler, till exempel med en telefonanslutning. Men kvantkommunikation ger en mycket större nivå av sekretess. Detta är naturligtvis ett mycket stort plus. Särskilt i dagens värld, när it -kriminalitet ökar varje dag.
En gång i tiden ersattes duvposttelegrafen ersatte i sin tur radion. Naturligtvis har det idag inte gått någonstans, men annan modern teknik har dykt upp. För bara tio år sedan var Internet inte så utbrett som det är idag, och det var ganska svårt att få tillgång till det - vi var tvungna att gå till internetklubbar, köpa mycket dyra kort, etc. Idag lever vi inte en timme utan Internet, och vi ser fram emot 5G.
Men en annan ny kommunikationsstandard kommer inte att lösade uppgifter som nu står inför organisationen av datautbyte med hjälp av Internet, mottagning av data från satelliter från bosättningar på andra planeter etc. All denna data måste skyddas på ett tillförlitligt sätt. Och detta kan organiseras med hjälp av den så kallade kvantinviklingen.
Vad är kvantkommunikation?För "dummies" förklara detta fenomen som en koppling mellan olika kvantegenskaper. Det kvarstår även när partiklarna är åtskilda från varandra. En nyckel som är krypterad och överförd med hjälp av kvantinvikling kommer inte att ge någon värdefull information till angripare som försöker fånga upp den. Allt de kommer att få är andra nummer, eftersom systemets tillstånd, med extern intervention, kommer att ändras.
Men det är inte att skapa ett världsomspännande datatransmissionssystemlyckades, eftersom signalen dämpades efter några tiotals kilometer. Satelliten, som lanserades 2016, hjälper till att genomföra ett kvantnyckelöverföringssystem över avstånd på mer än 7000 km.
Det allra första protokollet för kvantkryptografi erhölls 1984. Idag används denna teknik framgångsrikt inom banksektorn. Kända företag erbjuder sina kryptosystem.
Kvantkommunikationslinjen utförs påstandard fiberoptisk kabel. I Ryssland lades den första skyddade kanalen mellan grenarna på Gazprombank i Novye Cheryomushki och på Korovyi Val. Den totala längden är 30,6 km, fel vid nyckelöverföring uppstår, men deras andel är minimal - endast 5%.
Världens första sådan satellit lanserades iKina. Long March-2D-raketen lanserades den 16 augusti 2016 från Tszyu-Quan-kosmodromen. Satelliten som väger 600 kg kommer att flyga i en solsynkron bana med en höjd av 310 miles (eller 500 km) i 2 år som en del av programmet Quantum Experiments on Space Scale. Rotationsperioden för apparaten runt jorden är lika med en och en halv timme.
Kvantkommunikationssatelliten heter Micius, eller"Mo-Tzu", till ära för filosofen som levde på 500-talet e.Kr. och, som man vanligen tror, var han den första som utförde optiska experiment. Forskare kommer att studera mekanismen för kvantintrassling och genomföra kvantteleportering mellan en satellit och ett laboratorium i Tibet.
Den senare överför partikelns kvanttillstånd tillgivet avstånd. För att genomföra denna process behöver du ett par intrasslade (med andra ord intrasslade) partiklar som ligger på avstånd från varandra. Enligt kvantfysiken kan de fånga information om en partners tillstånd, även när de är långt ifrån varandra. Det vill säga, du kan påverka en partikel som befinner sig i avlägset utrymme genom att påverka sin partner, som är i närheten, i laboratoriet.
Satelliten kommer att skapa två intrasslade fotoner ochskicka dem till jorden. Om upplevelsen är framgångsrik kommer det att inleda en ny era. Dussintals sådana satelliter kommer inte bara att kunna säkerställa att kvantinternet finns överallt, utan också kvantkommunikation i rymden för framtida bosättningar på Mars och månen.
Men varför behöver vi ens en kvantkommunikationssatellit?Räcker inte befintliga konventionella satelliter? Poängen är att dessa satelliter inte kommer att ersätta konventionella. Principen för kvantkommunikation är att kryptera och skydda befintliga konventionella dataöverföringskanaler. Med sin hjälp, till exempel, redan säkerställt säkerheten under parlamentsvalet 2007 i Schweiz.
Ideell forskningsorganisationBattel Memorial Institute, utbyter information mellan kapitel i USA (Ohio) och Irland (Dublin) med hjälp av kvantinvikling. Dess princip är baserad på fotons beteende - elementära ljuspartiklar. Med deras hjälp kodas informationen och skickas till adressaten. I teorin kommer även det minsta försöket att ingripa lämna ett avtryck. Kvantnyckeln ändras omedelbart, och hackaren som gör försöket får en meningslös teckenuppsättning. Därför kan all data som kommer att överföras via dessa kommunikationskanaler inte fångas upp eller kopieras.
Satelliten hjälper forskare att testa nyckelfördelningen mellan markstationer och själva satelliten.
Kvantkommunikation i Kina kommer att genomförastack vare fiberoptiska kablar, med en total längd på 2 000 km och som förbinder 4 städer från Shanghai till Peking. En serie fotoner kan inte överföras oändligt, och ju större avståndet mellan stationerna desto större är risken att informationen skadas.
Efter att ha passerat en bit, bleknar signalen ochforskare, för att upprätthålla korrekt överföring av information, behöver ett sätt att uppdatera signalen var 100 km. I kablar uppnås detta med hjälp av beprövade noder, där nyckeln analyseras, kopieras med nya fotoner och går vidare.
År 1984 Brassard J.vid University of Montreal och Bennett C. från IBM föreslog att fotoner kunde användas i kryptografi för att skapa en säker grundläggande kanal. De föreslog ett enkelt schema för kvantfördelning av krypteringsnycklar, som fick namnet BB84.
Detta schema använder en kvantkanal genom vilkeninformation mellan två användare överförs i form av polariserade kvanttillstånd. En hackare som avlyssnar dem kan försöka mäta dessa fotoner, men han kan inte göra detta, som nämnts ovan, utan att införa snedvridningar i dem. 1989, vid IBM Research Center, skapade Brassard och Bennett världens första fungerande kvantkryptografiska system.
Huvudsakliga tekniska egenskaper hos KOKS (koefficientfel, dataöverföringshastighet, etc.) bestäms av parametrarna för elementen som bildar kanalen, som bildar, sänder och mäter kvanttillstånd. Vanligtvis består COX av en mottagande och sändande del, som är anslutna med en överföringskanal.
Strålningskällor är indelade i 3 klasser:
För att överföra optiska signaler används fiberoptiska lysdioder som ett medium, kombinerat till kablar av olika utföranden.
Går vidare från signaler där de överförsinformation kodas i pulser med tusentals fotoner, och kvantlagar spelar in för signaler där i genomsnitt en puls är mindre än en. Det är användningen av dessa lagar med klassisk kryptografi som gör det möjligt att uppnå sekretess.
Heisenbergs osäkerhetsprincip gälleri kvantkryptografiska enheter och tack vare det, gör alla försök att ändra i ett kvantsystem ändringar i det, och formationen som erhålls som ett resultat av en sådan mätning bestäms av den mottagna sidan som falsk.
Teoretiskt ger, men tekniska lösningar gör det intehelt pålitlig. Angripare började använda en laserstråle, med vilken de blindar kvantdetektorer, varefter de slutar svara på kvantegenskaperna hos fotoner. Ibland används multiphotonkällor och angripare kan kanske hoppa över en av dem och mäta identiska.
