Квантавая сувязь у дзеянні - апісанне, асаблівасці і цікавыя факты

Дата:

2018-08-16 16:10:12

Прагляды:

553

Рэйтынг:

1Любіць 0Непрыязнасць

Доля:

Table of contents:

Квантавая фізіка прапануе абсалютна новы спосаб абароны інфармацыі. Навошта ён патрэбны, хіба зараз нельга пракласці абаронены канал сувязі? Безумоўна, можна. Але ўжо створаны квантавыя кампутары, і ў той момант, калі яны стануць распаўсюджаныя паўсюдна, сучасныя алгарытмы шыфравання будуць бескарысныя, так як гэтыя магутныя кампутары змогуць узломваць іх за долі секунды. Квантавая сувязь дазваляе шыфраваць інфармацыю пры дапамозе фо — элементарных часціц.

Такія кампутары, атрымаўшы доступ да квантовому каналу, так ці інакш зменяць цяперашні стан фатонаў. І спроба атрымаць інфармацыю прывядзе да яе пашкоджання. Хуткасць перадачы інфармацыі, вядома, ніжэй, па параўнанні з іншымі, цяпер існуючымі каналамі, напрыклад, з тэлефоннай сувяззю. Але квантавая сувязь забяспечвае значна большы ўзровень сакрэтнасці. Гэта, натуральна, вельмі вялікі плюс. Асабліва ў сучасным свеце, калі кіберзлачыннасць расце з кожным днём.

квантавая сувязь

Квантавая сувязь для "чайнікаў"

Калі-то галубіная пошта была выцесненая тэлеграфам, у сваю чаргу, тэлеграф выцесніла радыё. Вядома, яно сёння, нікуды не дзелася, але з'явіліся іншыя сучасныя тэхналогіі. Усяго дзесяць гадоў таму Інтэрнэт не быў распаўсюджаны так, як сёння і доступ да яго было атрымаць дастаткова складана — даводзілася ехаць у інтэрнэт-клубы, купляць вельмі дарагія карткі і г. д. Сёння без Інтэрнэту мы не пражываем ні гадзіны, і з нецярпеннем чакаем 5G.

Але чарговы новы стандарт сувязі не вырашыць задачы, якія стаяць цяпер перад арганізацыяй абмену дадзенымі пры дапамозе Інтэрнэту, атрымання дадзеных са спадарожнікаў з паселішчаў на іншых планетах і т. п. Усе гэтыя дадзеныя павінны быць надзейна абаронены. А арганізоўваць гэта можна пры дапамозе так званай квантавай заблытанасці.

Што ж такое квантавая сувязь? Для "чайнікаў" тлумачаць гэта з'ява як сувязь розных квантавых характарыстык. Яна захоўваецца нават тады, калі часціцы разнесеныя адзін ад аднаго на вялікую адлегласць. Зашыфраваны і перададзены пры дапамозе квантавай заблытанасці ключ, не дасць ніякай каштоўнай інфармацыі ўзломшчыкам, якія паспрабуюць яго перахапіць. Усё, што яны атрымаюць — гэта іншыя лічбы, так як стан сістэмы, пры знешнім умяшанні, будзе зменена.

Але стварыць сусветную сістэму перадачы дадзеных не ўдавалася, так як ужо праз некалькі дзясяткаў кіламетраў сігнал згасае. Спадарожнік, запушчаны ў 2016 г., дапаможа рэалізаваць схему квантавай перадачы ключоў на адлегласці больш за 7 тыс. км.

Больш:

Нервовы імпульс, яго пераўтварэнне і механізм перадачы

Нервовы імпульс, яго пераўтварэнне і механізм перадачы

Нервовая сістэма чалавека выступае своеасаблівым каардынатарам у нашым арганізме. Яна перадае каманды ад мозгу мускулатуры, органаў, тканін і апрацоўвае сігналы, якія ідуць ад іх. У якасці своеасаблівага носьбіта дадзеных выкарыстоўваецца нервовы імп...

Куды паступаць пасля 11 класа? Якую выбраць прафесію?

Куды паступаць пасля 11 класа? Якую выбраць прафесію?

Пры выбары сваёй будучай прафесіі не варта абапірацца на чые-то рэкамендацыі і парады, тым больш не трэба падпарадкоўвацца сваім бацькам, якія даволі часта вырашаюць без вас самастойна, куды паступіць пасля 11 класа. Варта задумацца, наколькі паспяхо...

Крывяносная сістэма жывёл, як вынік эвалюцыйнага развіцця свету

Крывяносная сістэма жывёл, як вынік эвалюцыйнага развіцця свету

Крывяносная сістэма жывёл прайшла доўгі шлях фарміравання ў ходзе эвалюцыйнага развіцця свету. Яна ўтварылася на месцы рудыментарных частак першаснай паражніны цела, якая ў вышэйшых жывёл была выцесненая целломом, або другаснай паражніной цела. У пра...

спадарожнік квантавай сувязі

Першыя паспяховыя спробы выкарыстання новай сувязі

Самы першы пратакол квантавай крыптаграфіі быў атрыманы ў 1984 г. Сёння гэтая тэхналогія паспяхова выкарыстоўваецца ў банкаўскай сферы. Вядомыя кампаніі прапануюць створаныя імі крыптасістэмы.

Квантавая лінія сувязі ажыццяўляецца на стандартным оптоволоконном кабелі. У Расіі першы абаронены канал быў пракладзены паміж аддзяленнямі "Газпромабанка" у Новых Черемушках і на Каровіным вале. Агульная даўжыня складае 30,6 км, памылкі пры перадачы ключа ўзнікаюць, але іх адсотак мінімальны — усяго 5%.

прынцып квантавай сувязі

Кітай запусціў спадарожнік квантавай сувязі

Першы ў свеце падобны спадарожнік быў запушчаны ў Кітаі. Ракета Long March-2D стартавала 16 жніўня 2016 г. з касмадрома Цзю-Цюань. Спадарожнік вагой 600 кг будзе 2 гады лётаць па сонечна-сінхроннай арбіце, вышынёй 310 міль (або 500 км) у рамках праграмы "Квантавыя эксперыменты ў касмічным маштабе". Перыяд звароту апарата вакол Зямлі складае паўтары гадзінах.

Спадарожнік квантавай сувязі называецца Micius, або "Мо-Цзы", у гонар філосафа, які жыў у V ст. н. э. і, як прынята лічыць, першым праводзіў аптычныя эксперыменты. Навукоўцы збіраюцца вывучыць механізм квантавай заблытанасці і правесці квантавую тэлепартацыю паміж спадарожнікам і лабараторыі ў Тыбеце.

Апошняя перадае квантавы стан часціцы на зададзеную адлегласць. Для рэалізацыі гэтага працэсу патрэбна пара заблытаных (інакш кажучы, счэпленых) часціц, якія знаходзяцца на адлегласці адзін ад аднаго. Згодна з квантавай фізіцы, яны здольныя ўлоўліваць інфармацыю аб стане партнёра, нават знаходзячыся далёка адзін ад аднаго. Гэта значыць можна аказваць ўздзеянне на часціцу, якая знаходзіцца ў далёкім космасе, уздзейнічаючы на яе партнёра, які знаходзіцца побач, у лабараторыі.

Спадарожнік будзе ствараць два заблытаныя фатоны і адпраўляць іх на Зямлю. Калі вопыт будзе ўдалым, ён адзначыць сабой пачатак новай эры. Дзясяткі падобных спадарожнікаў змогуць не толькі забяспечыць паўсюднае распаўсюджванне квантавага інтэрнэту, але і квантавую сувязь у космасе для будучых паселішчаў на Марсе і на Месяцы.

кітай запусціў спадарожнік квантавай сувязі

Навошта патрэбныя такія спадарожнікі

Але навошта наогул патрэбен спадарожнік квантавай сувязі? Хіба ўжо існуючых звычайных спадарожнікаў не дастаткова? Справа ў тым, што гэтыя спадарожнікі не будуць замяняць звычайныя. Прынцып квантавай сувязі складаецца ў кадаванні і абароне існуючых звычайных каналаў перадачы дадзеных. З яе дапамогай, напрыклад, ужо забяспечвалася бяспека падчас правядзення парламенцкіх выбараў у 2007 годзе ў Швейцарыі.

Некамерцыйная даследчая арганізацыя Баттельский мемарыяльны інстытут, праводзіць абмен інфармацыяй паміжаддзяленнямі ў ЗША (штат Агаё) і ў Ірландыі (Дублін) выкарыстоўваючы квантавую заблытанасць. Прынцып яе заснаваны на паводзінах фо — элементарных часціц святла. З іх дапамогай інфармацыя кадуецца і адпраўляецца адрасату. Тэарэтычна, нават самая акуратная спроба ўмяшання, пакіне след. Квантавы ключ зменіцца адразу ж, і хакер, які распачаў спробу, атрымае бессэнсоўны знакавы набор. Таму ўсе дадзеныя, якія будуць перадаваць праз гэтыя каналы сувязі, немагчыма перахапіць або скапіяваць.

Спадарожнік дапаможа навукоўцам тэставаць размеркаванне ключа паміж наземнымі станцыямі і самім спадарожнікам.

квантавая сувязь для чайнікаў

Квантавая сувязь у Кітаі будзе рэалізаваная дзякуючы оптавалакновых кабелях, агульнай працягласцю 2 тыс. км і аб'ядноўваюць 4 горада ад Шанхая да Пекіна. Серыі фо бясконца перадавацца не могуць, і чым больш адлегласць паміж станцыямі, тым вышэй шанец таго, што інфармацыя будзе пашкоджана.

Прайшоўшы якое-то адлегласць, сігнал згасае, і навукоўцам, для таго каб падтрымліваць карэктную перадачу інфармацыі, патрэбен спосаб абнаўлення сігналу праз кожныя 100 км. У кабелях гэта дасягаецца з дапамогай правераных вузлоў, у якіх ключ аналізуецца, капіюецца новымі фатонамі і ідзе далей.

Трохі гісторыі

У 1984 г. Брасард Ж з Манрэальскі універсітэта і Бэнэт. Ч. з IBM выказалі здагадку, што фатоны можна выкарыстоўваць у крыптаграфіі для атрымання абароненага фундаментальнага канала. Імі была прапанаваная простая схема квантавага пераразмеркавання шыфравальных ключоў, якая была названая ВВ84.

гэтая Схема выкарыстоўвае квантавы канал, па якому інфармацыя паміж двума карыстальнікамі перадаецца ў выглядзе палярызаваных квантавых станаў. Подслушивающий іх хакер можа паспрабаваць вымераць гэтыя фатоны, але ён не можа гэта зрабіць, як сказана вышэй, не унёсшы ў іх скажэнні. У 1989 г. у Даследчым цэнтры IBM Брасард і Бенет стварылі першую ў свеце якая працуе квантава-крыптаграфічную сістэму.

квантавая сувязь у кітаі

З чаго складаецца квантава-аптычная криптографическая сістэма (КОКС)

Асноўныя теххарактеристики КОКС (каэфіцыент памылак, хуткасць перадачы дадзеных і да т. п.) вызначаны параметрамі якія ўтвараюць канал элементаў, якія фарміруюць, перадаюць і вымераюць квантавыя стану. Звычайна КОКС складаецца з прыёмнай і перадае частак, якія звязаны каналам перадачы.

Крыніцы выпраменьвання падзяляюцца на 3 класа:

  • лазеры;
  • микролазеры;
  • святловыпрамяняльныя дыёды.

Для перадачы аптычных сігналаў у якасці асяроддзя выкарыстоўваюць валаконна-аптычныя святлодыеды, аб'яднаныя ў кабелі рознай канструкцыі.

Прырода сакрэтнасці квантавай сувязі

Пераходзячы ад сігналаў, у якіх перадаецца інфармацыя кадуецца імпульсамі з тысячамі фатонаў, да сігналаў, у якіх на адзін імпульс, у сярэднім, прыходзіцца іх менш адзінкі, у дзеянне ўступаюць квантавыя законы. Менавіта выкарыстанне гэтых законаў з класічнай крыптаграфіяй дазваляе дасягаць сакрэтнасці.

Прынцып нявызначанасці Гейзенберга ўжываецца ў квантава-крыптаграфічных апаратах і дзякуючы яму любыя спробы змены ў квантавай сістэме уносяць у яе змены, і фармацыя, атрыманая ў выніку такога вымярэння, вызначаецца прыманай бокам як ілжывая.

квантавая лінія сувязі

ці Дае квантавая крыптаграфія 100% гарантыю ад узлому?

Тэарэтычна дае, але тэхнічныя рашэнні не зусім надзейныя. Зламыснікі сталі выкарыстоўваць лазерны прамень, з дапамогай якога яны асляпляюць квантавыя дэтэктары, пасля чаго тыя перастаюць рэагаваць на квантавыя ўласцівасці фатонаў. Часам выкарыстоўваюцца многофотонные крыніцы, і узломшчыкі могуць атрымліваць магчымасць прапускаць адзін з іх і вымяраць ідэнтычныя.


Article in other languages:

AR: https://tostpost.com/ar/education/4038-quantum-communication-in-action---description-features-and-interesting.html

DE: https://tostpost.com/de/bildung/7152-quanten-kommunikation-in-schritt---beschreibung-merkmale-und-interessa.html

En: https://tostpost.com/education/23413-quantum-communication-in-action---description-features-and-interesting.html

ES: https://tostpost.com/es/la-educaci-n/7158-la-cuant-a-de-la-comunicaci-n-en-acci-n---descripci-n-caracter-sticas-.html

HI: https://tostpost.com/hi/education/4041-quantum-communication-in-action---description-features-and-interesting.html

JA: https://tostpost.com/ja/education/4039-quantum-communication-in-action---description-features-and-interesting.html

KK: https://tostpost.com/kk/b-l-m/7154-kvantty-baylanys-reket-sipattamasy-erekshel-kter-zh-ne-yzy-ty-fakt-ler.html

PL: https://tostpost.com/pl/edukacja/7155-kwantowa-komunikacja-w-akcji---opis-funkcje-i-ciekawe-fakty.html

PT: https://tostpost.com/pt/educa-o/7151-o-quantum-de-comunica-o-em-a-o---descri-o-caracter-sticas-e-curiosidad.html

TR: https://tostpost.com/tr/e-itim/7158-kuantum-ileti-im-eylem-tan-m-zellikleri-ve-ilgin-ger-ekler.html

UK: https://tostpost.com/uk/osv-ta/7156-kvantova-zv-yazok-v-d---opis-osoblivost-ta-c-kav-fakti.html

ZH: https://tostpost.com/zh/education/4378-quantum-communication-in-action---description-features-and-interesting.html






Alin Trodden - аўтар артыкула, рэдактар
"Прывітанне, Я Алін Тродден. Я пішу тэксты, чытаю кнігі і шукаю ўражанні. І я нядрэнна ўмею распавядаць вам пра гэта. Я заўсёды рады ўдзельнічаць у цікавых праектах."

Заўвага (0)

Гэтая артыкул не мае каментароў, будзьце першым!

Дадаць каментар

Навіны

Як вырашаць няроўнасці? Як вырашаць дробавыя і квадратныя няроўнасці?

Як вырашаць няроўнасці? Як вырашаць дробавыя і квадратныя няроўнасці?

Паняцце матэматычнага няроўнасці ўзнікла ў глыбокай старажытнасці. Гэта адбылося тады, калі ў першабытнага чалавека з'явілася патрэба пры рахунку і дзеяннях з рознымі прадметамі параўноўваць іх колькасць і велічыню. Пачынаючы з ан...

Якія прадметы трэба здаваць на юрыста. Парады абітурыентам.

Якія прадметы трэба здаваць на юрыста. Парады абітурыентам.

Прэстыж прафесіі юрыста ў нашай краіне заўсёды быў незвычайна высокі. Чалавек, які ведае законы, які ўмее адстойваць правы і свае, і іншых, якія маюць у гэтым патрэбу людзей, вядома ж, выклікаў і выклікае павагу. Паняцце дэмакраты...

Руска-турэцкая вайна 1768-74 гг.

Руска-турэцкая вайна 1768-74 гг.

Руска-турэцкая вайна 1768-74 гадоў стала пятым па ліку ваенным канфліктам паміж Расіяй і Асманскай імперыяй. Асноўная супярэчнасць заставалася ранейшым – валоданне свабодным выхадам да Чорнага мора. А фармальныя прычыны руск...

Працэс, паняцце і этапы інстытуцыяналізацыі. Інстытуцыяналізацыя ў Расіі. Інстытуцыяналізацыя - гэта...

Працэс, паняцце і этапы інстытуцыяналізацыі. Інстытуцыяналізацыя ў Расіі. Інстытуцыяналізацыя - гэта...

Грамадская жыццё – паняцце шматграннае. Аднак прагрэс Расійскага грамадства, як мы бачым з гісторыі, наўпрост залежыць ад якасці, які праводзіцца ў ім спецыфічнага стваральнай інтэлектуальнага працэсу. Што ж такое інстытуцыя...

Ганна Іаанаўна: гады праўлення, гісторыя і заслугі перад Расіяй

Ганна Іаанаўна: гады праўлення, гісторыя і заслугі перад Расіяй

Для рускага зброі 1709 год быў поўны слаўных перамог. Пад Палтавай Пётр Вялікі разграміў войска шведскага караля Карла Дванаццатага - расейскія войскі паспяхова выбілі іх з тэрыторыі Прыбалтыкі. Каб умацаваць свой уплыў на адваява...

Палеанталогіі: што такое яна вывучае?

Палеанталогіі: што такое яна вывучае?

У дадзеным артыкуле мы пагаворым аб такой навуцы як палеанталогіі - што такое яна вывучае, навошта патрэбна і якая ад яе карысць сучаснаму свету.Старажытныя часыЧасцей за ўсё, пры згадванні першых формаў жыцця на Зямлі, людзям на ...