Kwantowa komunikacja w akcji - opis, funkcje i ciekawe fakty

Fizyka Kwantowa oferuje zupełnie nowy sposób ochrony informacji. Po co jest on potrzebny, czy teraz nie można wyznaczyć bezpieczny kanał komunikacji? Na pewno można. Ale już stworzone komputery kwantowe, i w momencie, gdy staną się one wszechobecne, nowoczesne algorytmy szyfrowania są bezużyteczne, tak jak te potężne komputery będą mogli otwierać je w ułamku sekundy. Kwantowa komunikacja pozwala na szyfrowanie informacji za pomocą fotonów ó cząstek elementarnych.

Takie komputery, uzyskując dostęp do квантовому kanału, tak czy inaczej zmienią obecny stan fotonów. I próba uzyskania informacji doprowadzi do jej uszkodzenia. Szybkość przesyłania informacji, na pewno poniżej, w porównaniu z innymi, obecnie istniejącymi kanałami, na przykład, z telefoniczną. Ale kwantowa komunikacja zapewnia znacznie wyższy poziom wtajemniczenia. To, oczywiście, bardzo duży plus. Szczególnie w dzisiejszym świecie, kiedy cyberprzestępczości rośnie z każdym dniem.

Kwantowa komunikacja dla "opornych"

Kiedyś gołębia poczta była zastąpiona telegrafu, w swoją kolej, telegraf wyeliminowało radio. Oczywiście, ja dzisiaj nigdzie nie zniknął, ale pojawiły się inne nowoczesne technologie. Zaledwie dziesięć lat temu Internet nie był powszechny, tak, jak dziś i dostęp do niego było uzyskać dość trudne ó musiał jechać do internetu-kluby, kupować bardzo drogie karty itp. Dziś bez Internetu nie mieszkamy ani godziny, i czekamy na 5G.

Ale kolejny nowy standard komunikacji nie rozwiąże zadania, które stoją teraz przed organizacją wymiany danych za pomocą Internetu, pobierania danych z satelitów z osiedli na innych planetach i t. p. Wszystkie te dane muszą być zabezpieczone. A organizować to można za pomocą tzw. kwantowej zamieszanie.

Co to jest kwantowa komunikacja? Dla "opornych" wyjaśniają to zjawisko jako połączenie różnych kwantowych właściwości. Utrzymuje się nawet wtedy, gdy cząstki rozmieszczone od siebie na dużą odległość. Zaszyfrowany i przekazany za pomocą kwantowej zaangażowanie klucz, nie udzieli żadnych cennych informacji взломщикам, którzy próbują go przechwycić. Wszystko, co dostaną ó to inne dane, jak na stan systemu, przy zewnętrznej interwencji, zostanie to zmienione.

Ale stworzyć światową system transmisji danych nie udało się, ponieważ już po kilkunastu kilometrach sygnał затухал. Towarzysz, uruchomiony w 2016 r., pomoże wdrożyć system kwantowej odbioru kluczy na odległość ponad 7 tys. km.

Bardziej:

Główne etapy rozwoju psychiki w филогенезе

Rozwój psychiki w филогенезе charakteryzuje się kilkoma etapami. Rozważmy dwie główne historie związane z tym procesem.Филогенез - to historyczny rozwój, obejmującego miliony lat ewolucji, historię rozwoju różnych gatunków organizmów żywych.Ontogenez...

Co to jest gronkowiec i metody jego leczenia

Wielu w swoim życiu miał do czynienia z zakażeniem gronkowca. Dlatego konieczne jest posiadanie pełnej informacji o tej chorobie, aby w pełni zrozumieć, co dzieje się w organizmie. Więc co to jest gronkowiec? To bakterie, lub jedną z ich odmian, z kt...

Co studiuje morfologia

 Przed podjęciem się, że studiuje morfologia, należy zauważyć, że sam studiuje ten dział gramatyki. Tak, morfologia studiuje słowo jako część mowy, a także sposoby jego edukacji, jego formy, struktury i gramatyki wartości, a także poszczególne j...

Pierwsze udane próby wykorzystania nowej komunikacji

Pierwszy protokół kryptografii kwantowej został uzyskany w 1984 r. obecnie technologia ta jest z powodzeniem stosowana w sektorze bankowym. Znane firmy oferują stworzone przez nich криптосистемы.

Kwantowa linia komunikacji odbywa się na standardowym оптоволоконном kablu. W Rosji pierwszy, bezpieczny kanał został poprowadzony między oddziałami "Газпромабанка" w Nowych Черемушках i na Krowim wale. Długość całkowita wynosi 30,6 km, błąd podczas przesyłania klucza występują, ale ich odsetek jest minimalne ó zaledwie 5%.

Chiny wystrzelił sputnika kwantowej komunikacji

Pierwszy na świecie taki satelita został uruchomiony w Chinach. Rakieta Long March-2D rozpoczęła się 16 sierpnia 2016 r. z kosmodromu Jeou-Quan. Satelita o masie 600 kg będzie 2 lata latać w słoneczny orbicie synchronicznej, w wysokości 310 km (500 km) w ramach programu "Kwantowe eksperymenty w skali kosmicznej". Okres obrotu urządzenia wokół Ziemi wynosi półtorej godziny.

Towarzysz kwantowej komunikacji nazywa Micius, lub "Mo-Tzu", na cześć filozofa, który żył w V w. p. n. e. i, jak się powszechnie uważa, pierwszy przeprowadzał eksperymenty optyczne. Naukowcy zamierzają zbadać mechanizm kwantowej zaangażowanie i spędzić kwantową teleportację między towarzyszem i laboratorium w Tybecie.

Najnowsza przekazuje stan kwantowy cząstki na określoną odległość. Dla realizacji tego procesu potrzebna pary splątanych (inaczej mówiąc, сцепленных) cząstek, znajdujących się w odległości od siebie. Według fizyki kwantowej, są w stanie oddzielić informacje o statusie partnera, nawet będąc daleko od siebie. Oznacza to, że można mieć wpływ na cząstkę, która znajduje się w odległej przestrzeni, wpływając na jej partnera, który znajduje się obok, w laboratorium.

Towarzysz będzie tworzyć dwa splątanych fotonów i wysyłać ich na Ziemię. Jeśli doświadczenie będzie udany, to będzie stanowić początek nowej ery. Dziesiątki podobnych satelitów mogą nie tylko zapewnić powszechne kwantowego internetu, ale i kwantowej komunikacji w przestrzeni dla przyszłych osiedli na Marsie i na Księżycu.

Dlaczego potrzebne są takie satelity

Ale po co w ogóle potrzebny towarzysz kwantowej komunikacji? Czy już istniejących zwykłych satelitów nie wystarczy? Rzecz w tym, że te satelity nie będą zastępować zwykłe. Zasada kwantowej komunikacji polega na kodowaniu i ochrony istniejących konwencjonalnych kanałów transmisji danych. Z jej pomocą, na przykład, już zapewniony bezpieczeństwo podczas wyborów parlamentarnych w 2007 roku w Szwajcarii.

Non-Profit organizacja badawcza Баттельский memorial institute, organizuje wymianę informacji międzyoddziałami w USA (w stanie Ohio) i w Irlandii (Dublin) przy użyciu kwantowej zamieszanie. Jej zasada opiera się na zachowaniu fotonów ó cząstek światła. Z ich pomocą zakodowane informacje i wysyłane do odbiorcy. Teoretycznie, nawet najbardziej zadbane próba interwencji, zostawi ślad. Kwantowy klucz zmieni się natychmiast, i haker, предпринявший próbę, otrzyma bezsensowny zestaw znaków. Dlatego też wszystkie dane, które będą wysyłać poprzez te kanały komunikacji, nie można przechwycić lub skopiować.

Towarzysz pomoże naukowcom testować dystrybucja klucza między zbiornikami naziemnymi stacjami i samym towarzyszem.

Kwantowa komunikacja w Chinach będzie zrealizowana dzięki światłowodowym kabli, o łącznej długości 2 tys. km i łączących 4 miasta z Szanghaju do Pekinu. Serii fotonów w nieskończoność nie mogą być przekazywane, i im większa jest odległość między stacjami, tym większa szansa, że informacja zostanie uszkodzona.

Po Przejściu pewnej odległości, sygnał zanika, i naukowcom, aby utrzymać prawidłowe i rzetelne przekazywanie informacji, potrzebny jest sposób aktualizacji sygnału później każde 100 km. W kablach osiąga się to za pomocą sprawdzonych witryn, w których klucz jest analizowany, kopiowany nowych fotonów i idzie dalej.

Trochę historii

W 1984 r. Broussard G. z uniwersytetu Montrealskiego i Bennet H. z IBM sugerują, że fotony można używać w kryptografii w celu uzyskania bezpiecznego fundamentalnej kanału. Nimi zaproponowano prosty schemat kwantowej redystrybucji шифровальных kluczy, który został nazwany ВВ84.

Schemat ten wykorzystuje kwantowy kanał, na którym informacje między dwoma użytkownikami są przekazywane w postaci spolaryzowanych orbitali. Подслушивающий ich haker może spróbować zmierzyć te fotony, ale nie może to zrobić, jak wspomniano powyżej, nie dokonując w nich zniekształcenia. W 1989 r. w centrum Badawczym IBM Broussard i Bennet stworzyli pierwszy na świecie działający kwantowej z systemu.

Z czego składa się kwantowo-optyczny system kryptograficzny (COX)

Podstawowe теххарактеристики COX (współczynnik błędów, szybkość transmisji danych, itp.) są określone parametrami tworzących kanał elementów, które kształtują, przekazują i mierzą kwantowe stanu. Zazwyczaj COX składa się z recepcji i nadającej części, które są połączone kanałem transmisji.

Źródła promieniowania są podzielone na 3 klasy:

• Lasery;
• микролазеры;
• Diody emitujące światło.

Do transmisji sygnałów optycznych jako medium używają światłowodowe diody połączone w kable o różnej konstrukcji.

Przyroda tajemnicy kwantowej komunikacji

Przechodząc od sygnałów, w których przekazywane informacje zakodowane impulsy z tysiącami fotonów, do transakcji, w których na jeden impuls, średnio przypada ich mniejsze jednostki, w życie wchodzą kwantowe prawa. Właśnie korzystanie z tych praw z klasycznej interfejs użytkownika do kryptografii pozwala dotrzeć do tajemnicy.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga jest stosowany w kwantowej kryptograficznych maszynach i dzięki niemu wszelkie próby zmian w kwantowej systemie dokonują się w nim zmiany, i formacja, powstała w wyniku takiego pomiaru zależy przyjętej stroną jak fałszywy.

Czy Daje kwantowa kryptografia 100% gwarancji przed włamaniem?

Teoretycznie daje, ale rozwiązania techniczne nie do końca są wiarygodne. Cyberprzestępcy zaczęli używać lasera, za pomocą którego oślepiły kwantowe detektory, po co te przestają reagować na kwantowe właściwości fotonów. Czasami są używane многофотонные źródła, i włamywacze mogą otrzymywać możliwość pomijać jeden z nich i mierzyć identyczne.