Quantum kommunikasjon i aksjon - beskrivelse, funksjoner og interessante fakta

Kvantefysikken tilbyr en helt ny måte å beskytte informasjon. Hvorfor er det nødvendig, bortsett fra nå er det umulig å bygge en sikker kommunikasjonskanal? Selvfølgelig kan du det. Men kvante-datamaskiner er opprettet, og det øyeblikket når de blir allestedsnærværende, moderne krypteringsalgoritmer er ubrukelig, da disse kraftige datamaskiner kan knekke dem i et brøkdels sekund. Quantum kommunikasjon lar deg kryptere informasjon ved hjelp av fotoner - de fundamentale partikler.

Disse datamaskiner, tilgang til quantum kanal, en eller annen måte endrer den nåværende tilstand av fotonet. Og forsøket på å få informasjon som fører til skade. Den dataoverføringshastighet er, selvfølgelig, er lavere sammenlignet med andre for tiden eksisterende kanaler, slik som telefontjeneste. Men quantum kommunikasjon gir et mye høyere nivå av sikkerhet. Dette, selvfølgelig, et veldig stort pluss. Spesielt i dagens verden, der nettkriminalitet øker dag for dag.

Quantum kommunikasjon for "dummies"

Når en due har blitt erstattet av telegraf i sin tur erstattet radioen telegrafen. Selvfølgelig er det i dag, ikke gått hvor som helst, men det var andre moderne teknologier. Bare et tiår siden, Internett var ikke utbredt som de er i dag, og tilgang til det kan bli ganske vanskelig - måtte gå til internett klubber, til å kjøpe veldig dyre kort, etc. I dag lever vi ikke en eneste time, og ser frem til gratis internett .. 5G.

Men når den nye kommunikasjonsstandard ikke vil løse problemene nå står overfor organiseringen av datautvekslingen via Internett, motta data fra satellittene av bosetningene på andre planeter, og så videre .. All denne informasjonen må beskyttes. Og organisere det, kan du bruke den såkalte kvantesammenfiltring.

Hva er quantum kommunikasjon? For "dummies" forklarer dette fenomenet som en kobling av ulike quantum egenskaper. Det vedvarer selv når partiklene er adskilt fra hverandre ved en stor avstand. Kryptert og overføres ved hjelp kvantesammenfiltring nøkkelen, ikke gir noen verdifull informasjon hackere, som prøver å fange den. Alle de får - det er de andre tallene som systemtilstanden for ekstern intervensjon, vil det bli endret.

Men for å skape verden mislyktes dataoverføringssystem, som bare noen få titalls kilometer, falmet signalet. Satellitten, som ble lansert i 2016, vil bidra til å gjennomføre ordningen med quantum nøkkelen overføring avstand mer enn 7000. Km.

De første vellykkede forsøk på å bruke den nye forbindelsen

Den første protokollen quantum kryptografi ble mottatt i 1984. I dag er denne teknologien har vært brukt med hell i banksektoren. Kjente selskaper begynt å tilby sine kryptosystem.

Quantum kommunikasjonsforbindelse blir båret på en vanlig fiberoptisk kabel. I Russisk først sikker kanal ble det klemt mellom avdelinger "Gazpromabanka" i New Cheryomushki og Cow aksel. Den totale lengde er 30,6 km, overføringsfeil forekomme nøkkel, men deres prosentandel er minimal - bare 5%.

Kina lanserte en kommunikasjonssatellitt kvante

Verdens første slik satellitten ble lansert i Kina. Rocket Long March-2D lansert 16. august 2016, med kosmodromen Tszyu-Quan. 600 kg satellitt vil være 2 år gammel flue for en sol-synkron bane, høyden på 310 miles (eller 500 km) under "kvante eksperimenter på en kosmisk skala." Sirkulasjon periode av apparatet rundt jorden er lik en og en halv time.

Satellitt quantum kommunikasjon kalles micius, eller "Mo-Zi", til ære for filosofen, som bodde i V-tallet e.Kr. og, som mange tror, den første optiske utført eksperimenter. Forskere skal studere mekanismen for kvantesammenfiltring og holde quantum teleporte mellom en satellitt og en laboratorium i Tibet.

Sistnevnte overfører kvantetilstand av partikkelen ved hjelp av en på forhånd bestemt avstand. For realisering av denne prosessen trenger et par av sammenfiltrede (med andre ord, bundet) partikler som er i en avstand fra hverandre. Ifølge kvantefysikken, er de i stand til å fange opp informasjon om status for partneren, selv når du er langt borte fra hverandre. Det er mulig å påvirke partikkelen, som ligger i det ytre rom, arbeider på hennes partner, som er neste i laboratoriet.

Satellitten vil lage to sammenfiltrede fotoner og sende dem til Jorden. Hvis forsøket er vellykket, vil det markere begynnelsen på en ny æra. Dusinvis av disse satellittene vil være i stand til ikke bare å gi stedsnærværende quantum internett, men også quantum kommunikasjon i verdensrommet for fremtidige bosettinger på Mars og på månen.

Hvorfor trenger vi slike ledsagere

Men hvorfor trenger vi en satellitt quantum kommunikasjon? Er de eksisterende konvensjonelle satellitter er ikke nok? Det faktum at disse satellittene ikke vil erstatte rutine. Prinsippet for Quantum kommunikasjon er å kode og beskytte eksisterende konvensjonelle datakanaler. Med sin hjelp, for eksempel, gir allerede sikkerhet under stortingsvalget i 2007 i Sveits.

Non-profit forskningsorganisasjon Battelle Memorial Institute, utfører utveksling av informasjon mellom kontorene i USA (Ohio) og i Irland (Dublin) med kvantesammenfiltring. Dens prinsipp er basert på oppførselen til fotoner - de fundamentale partikler av lys. Med deres hjelp, er informasjonen kodet og sendt til destinasjonen. Teoretisk selv den mest nøyaktige forsøk på å forstyrre, forlate et merke. Quantum viktig endring trer i kraft umiddelbart, og hacker forsøkt å få et meningsløst tegnsett. Derfor vil alle de data som skal overføres via kommunikasjonskanaler, er det umulig å avskjære eller kopiere.

Satellitten vil hjelpe forskerne å teste nøkkelfordeling mellom bakkestasjonen og satellitten selv.

Quantum kommunikasjon i Kina vil bli implementert via fiberoptiske kabler, en total lengde på 2 tusen. Km og kombinere 4 byer fra Shanghai til Beijing. Serie fotoner ubestemt tid ikke kan overføres, og større avstand mellom stasjonene, jo høyere er sjansen for at opplysningene vil bli skadet.

Etter å ha gått et stykke, demper det signalet, og forskere, for å opprettholde korrekt overføring av data, trenger en måte å signalisere oppdatering etter hver 100 km. I kablene blir oppnådd ved anvendelse av utprøvde komponenter, som analyserer nøkkelen blir kopiert til de nye fotoner og går videre.

Litt historie

I 1984, Jean Brassard of Montreal University og Charles Bennett i IBM antydet at fotoner kan brukes i kryptografi for sikker fundamental kanal. De foreslo en enkel ordning for omfordeling av quantum kryptografiske nøkler, som ble kåret BB84.

Denne ordningen benytter kvante kanal over hvilken informasjon overføres mellom to brukere i form av polariserte kvantetilstander. Overhører sin hacker kan prøve å måle fotoner, men han kan ikke gjøre det, som nevnt ovenfor, ikke gjør dem forvrengning. I 1989 har forskningssenteret for IBM Brassard og Bennett skapt verdens første jobber quantum kryptografisk system.

Hva er optisk quantum kryptografisk system (COX)

Basisk tehharakteristiki COKE (feilrate, datahastighet, etc.) er definert av parametrene kanaldannende elementer som danner en sender- og målte kvantetilstander. Typisk COKE består av å motta og sende deler som er forbundet med overføringskanal.

Strålingskilder er inndelt i 3 klasser:

• lasere;
• microlasers;
• lysemitterende dioder.

For optiske signaloverføringsmediet blir brukt som en fiberoptisk lysdioder, kombinert i kabler av forskjellig utforming.

Natur hemmelighold quantum kommunikasjon

Passerer fra signaler i hvilken den overførte informasjon kodet pulser med tusenvis av fotoner til signalene i hvilken en puls, i snitt, de har mindre enn en kvante lover blir effektive. Det er bruken av disse lovene til den klassiske kryptografi gjør det mulig å nå personvern.

Usikkerhet prinsipp Heisen anvendt i kvante-kryptografiske anordninger og på grunn av den, vil ethvert forsøk på endring i kvante-systemet gjør endringer i den, og at det dannes et resultat av en slik måling, er den mottakende side bestemt som en falsk.

Har quantum kryptografi 100% garanti mot innbrudd?

I teorien gir det, men tekniske løsninger er ikke helt pålitelig. Hackere har begynt å bruke en laserstråle, ved hvilken de blende kvante-detektorer, hvoretter de opphører med å svare på Quantum egenskaper av fotoner. Noen ganger brukes multifotonkilder, og angripere kan få muligheten til å passere en av dem og måle identiske.