Kvantkommunikation i handling - beskrivning funktioner och intressanta fakta

Kvantfysik erbjuder ett helt nytt sätt att skydda information. Varför behövs det, är det förutom nu omöjligt att bygga en säker kommunikationskanal? Naturligtvis kan du. Men kvantdatorer skapas, och det ögonblick då de blir överallt, moderna krypteringsalgoritmer är värdelös, eftersom dessa kraftfulla datorer kan knäcka dem i en bråkdels sekund. Kvant kommunikation gör det möjligt att kryptera information med hjälp av fotoner - de grundläggande partiklarna.

Dessa datorer, tillgång kvantkanalen, ett eller annat sätt kommer att förändra det aktuella tillståndet hos fotonen. Och försök att få information som resulterar i skador. Dataöverföringshastighet är, naturligtvis, är lägre jämfört med andra för närvarande existerande kanaler, såsom telefontjänst. Men kvantkommunikation ger en mycket högre nivå av säkerhet. Detta är naturligtvis ett mycket stort plus. Särskilt i dagens värld, där IT-relaterad brottslighet ökar dag för dag.

Kvantkommunikation för "dummies"

När en duva har ersatts av Telegraph i sin tur ersatte radiotelegraf. Naturligtvis är det i dag, inte gått någonstans, men det fanns andra modern teknik. Bara ett decennium sedan, var Internet inte utbredd som de är idag, och tillgång till det kan bli ganska svårt - var tvungen att gå till internetklubbar, att köpa mycket dyra kort, etc. Idag lever vi inte en enda timme, och ser fram emot gratis Internet .. 5G.

Men när den nya kommunikationsstandarden inte kommer att lösa problemen nu inför organisation av datautbytet med hjälp av Internet, ta emot data från satelliterna i bosättningarna på andra planeter, och så vidare .. All denna information måste skyddas. Och organisera den, kan du använda den så kallade kvant sammanflätning.

Vad är kvantkommunikation? För de "attrapper" förklarar detta fenomen som en anslutning av olika kvantegenskaper. Det kvarstår även när partiklar är separerade från varandra med ett stort avstånd. Krypterade och överförs med hjälp av kvant trasslar nyckel, inte ger någon värdefull information om hackare som försöker fånga den. Allt de får - det är de andra numren som systemtillståndet för extern intervention, kommer det att ändras.

Men för att skapa världens misslyckades dataöverföringssystem, som endast ett fåtal tiotals kilometer, bleknade signalen. Satelliten, som lanserades 2016, kommer att bidra till att implementera systemet för kvantnyckel överföring avstånd mer än 7 tusen. Km.

De första lyckade försök att använda den nya anslutningen

Det första protokollet av kvantkryptografi erhölls under 1984. Idag, denna teknik har använts framgångsrikt i banksektorn. Välkända företag börjat erbjuda sina krypto.

Kvantkommunikationslänken bärs på en vanlig fiberoptisk kabel. På ryska först säker kanal det inklämt mellan fack "Gazpromabanka" i New Cheryomushki och ko axeln. Den totala längden är 30,6 km, transmissionsfel inträffar nyckel, men deras andel är minimal - endast 5%.

Kina lanserade en kommunikationssatellit quantum

Världens första sådan satelliten lanserades i Kina. Rocket Long March-2D lanserades den 16 augusti 2016 med cosmodrome Tszyu-Quan. 600 kg satellit kommer att vara 2 år gammal fluga för en sol-synkron bana, höjd 310 miles (eller 500 km) under "kvant experiment på en kosmisk skala." Circulation period av apparaten runt jorden är lika med en och en halv timme.

Satellite kvantkommunikation kallas Micius eller "Mo-Zi", för att hedra den filosofen, som bodde i V-talet e.Kr. och, såsom är allmänt trott, det första utförs optiska experiment. Forskarna kommer att studera mekanismen för quantum sammanflätning och håll kvantteleportering mellan en satellit och ett laboratorium i Tibet.

Den senare sänder kvanttillståndet hos partikeln genom ett förutbestämt avstånd. För förverkligandet av denna process behöver ett par av hoptrasslade (med andra ord, länkas) partiklar som är på ett avstånd från varandra. Enligt kvantfysik, de kan fånga upp information om status för partner, även när du är långt ifrån varandra. Det är möjligt att påverka partikeln, som ligger i rymden, som arbetar med sin partner, som är nästa i laboratoriet.

Satelliten kommer att skapa två sammanflätade fotoner och skicka dem till jorden. Om försöket lyckas, kommer det att markera början på en ny era. Dussintals av dessa satelliter kommer att kunna inte bara att ge ubiquitous kvant Internet, men också kvantkommunikation i rymden för framtida bosättningar på Mars och på månen.

Varför behöver vi sådana följeslagare

Men varför behöver vi en satellit kvantkommunikation? Är de befintliga konventionella satelliter är inte tillräckligt? Det faktum att dessa satelliter inte kommer att ersätta rutin. Principen om kvantkommunikation är att koda och skydda befintliga konventionella datakanaler. Med dess hjälp, till exempel, ger redan säkerhet under parlamentsvalet 2007 i Schweiz.

Ideell forskningsorganisation Battelle Memorial Institute, genomför informationsutbytet mellan kontoren i USA (Ohio) och i Irland (Dublin) med quantum sammanflätning. Dess princip bygger på beteendet hos fotoner - grundläggande ljuspartiklar. Med deras hjälp är information som är kodad och skickas till destinationen. Teoretiskt även den mest korrekta försök att störa, lämna ett märke. Kvantnyckel ändringen träder i kraft omedelbart och hackaren försökte få en meningslös teckenuppsättning. Därför kommer alla data överföras via kommunikationskanalerna, är det omöjligt att avlyssna eller kopiera.

Satelliten kommer att hjälpa forskare att testa fördelningsnyckeln mellan markstationen och satelliten själv.

Kvantkommunikation i Kina kommer att genomföras genom fiberoptiska kablar, en total längd av 2 tusen. Km och kombinera 4 städer från Shanghai till Peking. Serie fotoner obestämd tid inte kan överföras, och ju större avståndet mellan stationerna, desto större är chansen att informationen kommer att skadas.

Efter att ha gått en bit, dämpar den signal, och forskare, i syfte att upprätthålla korrekt överföring av data, behöver ett sätt att signalera uppdateringen efter varje 100 km. I kablarna uppnås genom användning av beprövade komponenter, som analyserar nyckeln kopieras till de nya fotoner och går vidare.

En liten historia

I 1984, Jean Brassard of Montreal University och Charles Bennett av IBM föreslog att fotoner kan användas i kryptografi för säker grundkanalen. De föreslog en enkel ordning för omfördelning av kvantkryptografiska nycklar, som fick namnet BB84.

Detta system använder kvantkanalen över vilken information sänds mellan två användare i form av polariserade kvanttillstånd. Råka få höra deras hacker kan försöka mäta fotoner, men han kan inte göra det, som nämnts ovan, inte att göra dem distorsion. Under 1989 har forskningscentret IBM Brassard och Bennett skapat världens första fungerande kvantkryptografiskt system.

Vad som finns i optiska kvantkryptografiskt system (COX)

Grundläggande tehharakteristiki COKE (felfrekvens, datahastighet, etc.) definieras av parametrarna kanalbildande element som bildar en sändnings- och uppmätta kvanttillstånd. Typiskt KOKS består av mottagande och sändande delarna som är anslutna överföringskanal.

Strålningskällor är uppdelade i 3 klasser:

• lasrar;
• mikrolasrar;
• Ijusemitterande dioder.

För optisk signalöverföringsmedium används som ett fiberoptiska LEDs, som kombineras i kablar av olika design.

Natur sekretess kvantkommunikation

Passerar från signaler i vilka den överförda informationen är kodade pulser med tusentals fotoner till signalerna i vilken en puls, i genomsnitt, har de mindre än ett kvantlagar blir effektiv. Det är användningen av dessa lagar till den klassiska kryptering gör det möjligt att nå integritet.

Osäkerhet Princip Heisenberg används i kvantkryptografiska anordningar och på grund av det, att alla försök att ändras i kvant systemet att göra ändringar i den, och bildning är resultatet av en sådan mätning, är den mottagande sidan bestäms som en falsk.

Har kvantkryptografi 100% garanti mot inbrott?

I teorin ger, men tekniska lösningar är inte helt tillförlitliga. Hackare har börjat använda en laserstråle, genom vilken de blända kvant detektorer, varefter de upphör att svara på kvantegenskaperna hos fotoner. Ibland används flera fotonkällor och angripare kan få möjlighet att passera en av dem och mäta identiska.