ฟิสิกส์ควอนตัมนำเสนอสิ่งใหม่ที่สมบูรณ์แบบวิธีการปกป้องข้อมูล เหตุใดจึงจำเป็น เป็นไปไม่ได้ที่จะวางช่องทางการสื่อสารที่ปลอดภัยในตอนนี้ แน่นอนคุณสามารถ. แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมได้ถูกสร้างขึ้นแล้ว และทันทีที่มันกลายเป็นสิ่งที่แพร่หลาย อัลกอริธึมการเข้ารหัสที่ทันสมัยก็จะไร้ประโยชน์ เนื่องจากคอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังเหล่านี้สามารถทำลายมันได้ในเสี้ยววินาที การสื่อสารควอนตัมช่วยให้คุณสามารถเข้ารหัสข้อมูลโดยใช้โฟตอน - อนุภาคมูลฐาน
คอมพิวเตอร์ดังกล่าวได้เข้าถึงควอนตัมช่องทางไม่ทางใดก็ทางหนึ่งจะเปลี่ยนสถานะปัจจุบันของโฟตอน และการพยายามหาข้อมูลจะทำให้เกิดความเสียหาย แน่นอนว่าความเร็วในการถ่ายโอนข้อมูลนั้นต่ำกว่าเมื่อเทียบกับช่องทางอื่นที่มีอยู่ในปัจจุบัน เช่น การเชื่อมต่อโทรศัพท์ แต่การสื่อสารควอนตัมให้ระดับความลับที่มากกว่ามาก แน่นอนว่านี่เป็นข้อดีอย่างมาก โดยเฉพาะในโลกปัจจุบันที่อาชญากรรมไซเบอร์เพิ่มสูงขึ้นทุกวัน
กาลครั้งหนึ่ง จดหมายนกพิราบถูกแทนที่ในทางกลับกันโทรเลขแทนที่วิทยุ แน่นอนว่าวันนี้ไม่ได้หายไปไหน แต่มีเทคโนโลยีสมัยใหม่อื่น ๆ ปรากฏขึ้น เมื่อสิบปีที่แล้วอินเทอร์เน็ตไม่แพร่หลายเหมือนทุกวันนี้และเข้าถึงได้ยาก - เราต้องไปคลับอินเทอร์เน็ตซื้อการ์ดราคาแพงมาก ฯลฯ วันนี้เราไม่ได้อยู่โดยไม่มีชั่วโมง อินเทอร์เน็ต และเราหวังว่าจะ 5G
แต่มาตรฐานการสื่อสารใหม่อื่นจะไม่แก้งานที่ต้องเผชิญกับองค์กรของการแลกเปลี่ยนข้อมูลโดยใช้อินเทอร์เน็ต รับข้อมูลจากดาวเทียมจากการตั้งถิ่นฐานบนดาวเคราะห์ดวงอื่น ฯลฯ ข้อมูลทั้งหมดนี้จะต้องได้รับการปกป้องอย่างน่าเชื่อถือ และสามารถจัดระเบียบได้โดยใช้สิ่งที่เรียกว่าพัวพันกับควอนตัม
การสื่อสารควอนตัมคืออะไร?สำหรับ "หุ่นจำลอง" ให้อธิบายปรากฏการณ์นี้เป็นความเชื่อมโยงระหว่างคุณลักษณะของควอนตัมที่ต่างกัน มันยังคงอยู่แม้ว่าอนุภาคจะเว้นระยะห่างกันอย่างกว้างขวาง คีย์ที่เข้ารหัสและส่งโดยใช้ควอนตัมพัวพันจะไม่ให้ข้อมูลที่มีค่าแก่ผู้โจมตีที่พยายามสกัดกั้น ทั้งหมดที่พวกเขาจะได้รับคือตัวเลขอื่น ๆ เนื่องจากสถานะของระบบที่มีการแทรกแซงจากภายนอกจะเปลี่ยนไป
แต่การสร้างระบบการรับส่งข้อมูลทั่วโลกไม่ใช่สำเร็จ เนื่องจากหลังจากผ่านไปหลายสิบกิโลเมตร สัญญาณก็ถูกลดทอนลง ดาวเทียมดวงนี้ซึ่งเปิดตัวในปี 2559 จะช่วยใช้แผนการถ่ายโอนคีย์ควอนตัมในระยะทางมากกว่า 7,000 กม.
โปรโตคอลแรกของการเข้ารหัสควอนตัมได้รับในปี 1984 วันนี้เทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จในการใช้งานในภาคการธนาคาร บริษัทที่มีชื่อเสียงเสนอระบบเข้ารหัสลับของพวกเขา
สายการสื่อสารควอนตัมดำเนินการบนสายไฟเบอร์ออปติกมาตรฐาน ในรัสเซียมีการวางช่องสัญญาณป้องกันช่องแรกระหว่างสาขาของ Gazprombank ใน Novye Cheryomushki และ Korovyi Val ความยาวรวม 30.6 กม. เกิดข้อผิดพลาดระหว่างการถ่ายโอนคีย์ แต่เปอร์เซ็นต์นั้นน้อยที่สุด - เพียง 5%
ดาวเทียมดวงแรกของโลกถูกปล่อยในจีน. จรวดลองมาร์ช-2ดี ถูกปล่อยเมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2016 จากคอสโมโดรม Tszyu-Quan ดาวเทียมที่มีน้ำหนัก 600 กก. จะบินในวงโคจรของดวงอาทิตย์แบบซิงโครนัสด้วยระดับความสูง 310 ไมล์ (หรือ 500 กม.) เป็นเวลา 2 ปีซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Quantum Experiments on Space Scale ระยะเวลาการหมุนของอุปกรณ์รอบโลกเท่ากับหนึ่งชั่วโมงครึ่ง
ดาวเทียมสื่อสารควอนตัมเรียกว่า Micius หรือ"Mo-Tzu" เพื่อเป็นเกียรติแก่นักปรัชญาที่อาศัยอยู่ในศตวรรษที่ 5 และตามความเชื่อทั่วไป เขาเป็นคนแรกที่ทำการทดลองทางแสง นักวิทยาศาสตร์กำลังจะศึกษากลไกของควอนตัมพัวพันและดำเนินการเคลื่อนย้ายควอนตัมระหว่างดาวเทียมกับห้องปฏิบัติการในทิเบต
หลังถ่ายโอนสถานะควอนตัมของอนุภาคไปที่ระยะทางที่กำหนด ในการใช้กระบวนการนี้ คุณต้องมีอนุภาคที่พันกัน (หรืออีกนัยหนึ่งคือ พันกัน) ซึ่งอยู่ห่างจากกัน ตามควอนตัมฟิสิกส์ พวกเขาสามารถจับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของคู่หู แม้ว่าพวกเขาจะอยู่ไกลกัน กล่าวคือ เป็นไปได้ที่จะมีอิทธิพลต่ออนุภาคที่อยู่ในพื้นที่ห่างไกลโดยมีอิทธิพลต่อคู่ของมันซึ่งอยู่ใกล้เคียงในห้องปฏิบัติการ
ดาวเทียมจะสร้างโฟตอนพัวพันสองอันและส่งพวกเขาไปยังโลก หากประสบผลสำเร็จ จะเป็นการประกาศศักราชใหม่ ดาวเทียมดังกล่าวหลายสิบดวงจะไม่เพียงแต่รับประกันความแพร่หลายของอินเทอร์เน็ตควอนตัมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสื่อสารควอนตัมในอวกาศสำหรับการตั้งถิ่นฐานในอนาคตบนดาวอังคารและดวงจันทร์ด้วย
แต่ทำไมเราถึงต้องการดาวเทียมสื่อสารควอนตัมด้วยซ้ำ?ดาวเทียมธรรมดาที่มีอยู่ยังไม่เพียงพอหรือ ประเด็นคือดาวเทียมเหล่านี้จะไม่แทนที่ดาวเทียมทั่วไป หลักการของการสื่อสารควอนตัมคือการเข้ารหัสและปกป้องช่องทางการรับส่งข้อมูลแบบเดิมที่มีอยู่ ตัวอย่างเช่น ด้วยความช่วยเหลือดังกล่าว ทำให้มั่นใจได้ถึงการรักษาความปลอดภัยในระหว่างการเลือกตั้งรัฐสภาปี 2550 ในประเทศสวิสเซอร์แลนด์
องค์กรวิจัยที่ไม่แสวงหาผลกำไรBattel Memorial Institute แลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างบทในสหรัฐอเมริกา (โอไฮโอ) และไอร์แลนด์ (ดับลิน) โดยใช้ควอนตัมพัวพัน หลักการของมันขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของโฟตอน - อนุภาคมูลฐานของแสง ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ข้อมูลจะถูกเข้ารหัสและส่งไปยังผู้รับ ในทางทฤษฎี แม้แต่ความพยายามที่น้อยที่สุดในการแทรกแซงก็จะทิ้งร่องรอยไว้ คีย์ควอนตัมจะเปลี่ยนทันที และแฮ็กเกอร์ที่พยายามจะได้รับชุดอักขระที่ไม่มีความหมาย ดังนั้นข้อมูลทั้งหมดที่จะส่งผ่านช่องทางการสื่อสารเหล่านี้ไม่สามารถสกัดกั้นหรือคัดลอกได้
ดาวเทียมจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทดสอบการกระจายคีย์ระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับดาวเทียมเอง
การสื่อสารควอนตัมในประเทศจีนจะดำเนินการด้วยสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่มีความยาวรวม 2,000 กม. และเชื่อมต่อ 4 เมืองจากเซี่ยงไฮ้ไปยังปักกิ่ง ไม่สามารถส่งโฟตอนชุดหนึ่งได้ไม่รู้จบ และยิ่งระยะห่างระหว่างสถานีมากเท่าใด โอกาสที่ข้อมูลจะเสียหายก็จะยิ่งสูงขึ้น
หลังจากผ่านไประยะหนึ่งสัญญาณจะจางลงและนักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องหาวิธีอัปเดตสัญญาณทุก ๆ 100 กม. เพื่อคงการส่งข้อมูลที่ถูกต้อง ในสายเคเบิล สามารถทำได้ด้วยความช่วยเหลือของโหนดที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งมีการวิเคราะห์คีย์ คัดลอกด้วยโฟตอนใหม่และดำเนินการต่อไป
ในปี 1984 บราสซาร์ด เจ.แห่งมหาวิทยาลัยมอนทรีออลและ Bennett C. แห่ง IBM เสนอว่าโฟตอนสามารถนำมาใช้ในการเข้ารหัสเพื่อสร้างช่องทางพื้นฐานที่ปลอดภัยได้ พวกเขาเสนอรูปแบบง่ายๆ สำหรับการกระจายควอนตัมของคีย์เข้ารหัส ซึ่งมีชื่อว่า BB84
โครงการนี้ใช้ช่องควอนตัมซึ่งข้อมูลระหว่างผู้ใช้สองคนจะถูกส่งในรูปแบบของสถานะควอนตัมโพลาไรซ์ แฮ็กเกอร์ที่ดักฟังพวกเขาสามารถพยายามวัดโฟตอนเหล่านี้ แต่เขาไม่สามารถทำเช่นนี้ได้ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นโดยไม่ทำให้เกิดการบิดเบือนในโฟตอน ในปี 1989 ที่ IBM Research Center, Brassard และ Bennett ได้สร้างระบบการเข้ารหัสควอนตัมที่ใช้งานได้เครื่องแรกของโลก
ลักษณะทางเทคนิคหลักของ KOKS (สัมประสิทธิ์ข้อผิดพลาด อัตราการส่งข้อมูล ฯลฯ) ถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ขององค์ประกอบที่สร้างช่องสัญญาณ ซึ่งก่อตัว ส่ง และวัดสถานะควอนตัม โดยปกติ COX จะประกอบด้วยส่วนรับและส่งสัญญาณ ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยช่องสัญญาณส่งสัญญาณ
แหล่งกำเนิดรังสีแบ่งออกเป็น 3 ชั้น:
ในการส่งสัญญาณออปติคัล ไฟ LED ใยแก้วนำแสงถูกใช้เป็นสื่อกลาง รวมกันเป็นสายเคเบิลที่มีการออกแบบต่างกัน
ย้ายจากสัญญาณที่ส่งสัญญาณข้อมูลถูกเข้ารหัสเป็นพัลส์ด้วยโฟตอนนับพัน และกฎควอนตัมก็เข้ามามีบทบาทสำหรับสัญญาณซึ่งโดยเฉลี่ยแล้วหนึ่งพัลส์จะน้อยกว่าหนึ่ง เป็นการใช้กฎหมายเหล่านี้กับการเข้ารหัสแบบคลาสสิกที่ช่วยให้บรรลุความลับได้
ใช้หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กในอุปกรณ์เข้ารหัสควอนตัมและด้วยเหตุนี้ความพยายามใด ๆ ในการเปลี่ยนแปลงในระบบควอนตัมทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและการก่อตัวที่ได้รับจากการวัดดังกล่าวจะถูกกำหนดโดยด้านที่ได้รับว่าเป็นเท็จ
ในทางทฤษฎีให้ แต่การแก้ปัญหาทางเทคนิคไม่ได้เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ ผู้โจมตีเริ่มใช้ลำแสงเลเซอร์โดยที่พวกเขาตาบอดกับเครื่องตรวจจับควอนตัม หลังจากนั้นพวกเขาก็หยุดตอบสนองต่อคุณสมบัติควอนตัมของโฟตอน บางครั้งมีการใช้แหล่งหลายโฟตอน และผู้โจมตีอาจข้ามแหล่งใดแหล่งหนึ่งและวัดแหล่งที่เหมือนกันได้
