Quantum komunikasyon sa aksyon - paglalarawan, mga tampok at mga kagiliw-giliw na mga katotohanan

Quantum physics ay nag-aalok ng isang ganap na bagong paraan upang protektahan ang impormasyon. Bakit kailangan ito, maliban na ngayon ito ay imposible upang bumuo ng isang secure na channel ng komunikasyon? Of course, maaari mong. Ngunit computer kabuuan ay nilikha, at ang mga sandali kapag sila ay naging nasa lahat ng pook, modernong encryption algorithm ay walang silbi, tulad ng mga malakas na mga computer ay maaaring pumutok ang mga ito sa isang split segundo. Quantum komunikasyon ay nagbibigay-daan sa iyo upang i-encrypt ang impormasyon gamit ang photons - ang pangunahing mga particle.

Ang mga computer, pag-access sa quantum channel, isang paraan o sa iba pang ay magbabago sa kasalukuyang estado ng poton. At ang mga pagtatangka upang makakuha ng impormasyon na nagreresulta sa pinsala. Ang data transfer bilis ay, siyempre, ay mas mababa kumpara sa iba pang mga umiiral na mga channels, tulad ng mga serbisyo ng telepono. Ngunit sa kabuuan ng komunikasyon ay nagbibigay ng isang mas mataas na antas ng seguridad. Ito, siyempre, isang napaka-malaking plus. Lalo na sa mundo ngayon, kung saan cyber crime ay ang pagtaas sa araw-araw.

Quantum komunikasyon para sa "dummies"

Kapag ang isang kalapati ay superseded sa pamamagitan ng telegrapo, sa pagliko, pinalitan ang radio telegrapo. Of course, ito ay ngayon, hindi nawala kahit saan, ngunit mayroong iba pang mga modernong teknolohiya. Lamang sa isang dekada na ang nakakaraan, ang Internet ay hindi laganap na tulad ng nangyayari ngayon, at access dito ay maaaring makakuha ng medyo mahirap - ay upang pumunta sa internet klub, upang bumili ng masyadong mahal cards, at iba pa Ngayon, hindi namin mabuhay ng isang solong oras, at inaasahan ang libreng Internet .. 5G.

Ngunit sa sandaling ang mga bagong pamantayan ng komunikasyon ay hindi malutas ang problema ngayon nakaharap ang mga samahan ng data exchange gamit ang Internet, tumanggap ng data mula sa satellite ng pakikipag-ayos sa ibang mga planeta, at iba pa .. Ang lahat ng impormasyon na ito ay dapat na protektado. At maisaayos ito, maaari mong gamitin ang tinatawag na gusot kabuuan.

Ano ang kabuuan ng komunikasyon? Para sa mga "manika" paliwanag pangkaraniwang bagay na ito bilang isang koneksyon ng iba't-ibang mga katangian ng kabuuan. Ito ay nagpatuloy kahit na particle ay pinaghihiwalay mula sa bawat isa sa pamamagitan ng isang malaking distansya. Naka-encrypt at ipinadala gamit kabuuan gusot key, ay hindi nagbibigay ng anumang mahalagang impormasyon hacker, na subukan upang harangin ito. Ang lahat ng mga ito makakuha ng - ito ay ang iba pang mga numero bilang ang sistema ng estado para sa mga panlabas na interbensyon, ito ay nagbago.

Ngunit upang lumikha ng mundo Nabigo ang pagpapadala ng data system, tulad ng lamang ng ilang mga sampu-sampung kilometro, ang signal kupas. Ang satellite, inilunsad noong 2016, ay makakatulong upang ipatupad ang pamamaraan ng kabuuan key transmission distance higit sa 7 libo. Km.

Ang unang matagumpay na pagtatangka na gamitin ang mga bagong koneksyon

Ang unang protocol ng kuwantum cryptography ay natanggap sa 1984. Ngayon, ang teknolohiyang ito ay ginagamit matagumpay sa sektor banking. Mga kilalang kumpanya na nagsimula nag-aalok ng kanilang mga cryptosystem.

Quantum link komunikasyon ay isinasagawa sa isang standard na fiber optic cable. Sa Russian unang secure na channel na ito ay sandwiched sa pagitan ng compartments "Gazpromabanka" sa New Cheryomushki at Cow katawan ng poste. Ang kabuuang haba ay 30.6 km, transmission error nangyari key, ngunit ang kanilang mga porsyento ay minimal - lamang ng 5%.

China inilunsad ang isang komunikasyon satelayt quantum

unang tulad ng satellite sa buong mundo ay inilunsad sa Tsina. Rocket Long March-2D inilunsad sa Agosto 16 2016. kosmodrom Tszyu-Quan. 600 kg satellite ay 2 taong gulang fly para sa isang sun-sabaysabay na orbit, ang taas ng 310 milya (o 500 km) sa ilalim ng "eksperimento kuwantum sa isang cosmic scale." Circulation panahon ng mga patakaran ng pamahalaan sa paligid ng Earth ay katumbas ng isa at kalahating oras.

Satellite kabuuan ng komunikasyon na tinatawag na Micius, o "Mo-Zi", sa karangalan ng pilosopo, na nanirahan sa V siglo AD at, bilang ay karaniwang pinaniniwalaan, ang unang natupad optical mga eksperimento. Ang mga siyentipiko ay pagpunta upang pag-aralan ang mga mekanismo sa kabuuan gusot nang matagal quantum teleportation sa pagitan ng satellite at isang laboratoryo sa Tibet.

Ang huli nagpapadala ang kabuuan ng estado ng tinga sa pamamagitan ng isang paunang natukoy na distansya. Para sa pagsasakatuparan ng prosesong ito kailangan ng isang pares ng lulong (sa ibang salita, naka-link) particle na sa layo mula sa bawat isa. Ayon sa quantum physics, ay magagawang upang makuha ang impormasyon tungkol sa katayuan ng mga kasosyo, kahit na kapag ikaw ay malayo mula sa bawat isa nila. Ito ay posible upang maka-impluwensya ang maliit na butil, na kung saan ay matatagpuan sa malalim na espasyo, ang pagtatrabaho sa kanyang partner, sino ang susunod sa laboratoryo.

Ang satelayt ay lumikha ng dalawang aligutgot photons at ipadala ang mga ito sa Earth. Kung ang eksperimento ay matagumpay, ito ay markahan ang simula ng isang bagong panahon. Dose-dosenang ng mga satellite ay magagawang hindi lamang upang magbigay ng lahat ng pook quantum Internet, ngunit din quantum komunikasyon sa espasyo para sa hinaharap na pakikipag-ayos sa Mars at sa buwan.

Bakit kailangan namin ang naturang mga kasama

Ngunit bakit kailangan namin ng isang satellite komunikasyon quantum? Ay ang mga umiiral na maginoo satellite ay hindi sapat? Ang katotohanan na ang mga satellite Hindi papalitan ng routine. Ang prinsipyo ng kabuuan ng komunikasyon ay upang i-encode at protektahan ang mga umiiral na maginoo channels data. Sa tulong nito, halimbawa, na nagbibigay ng seguridad sa panahon ng parlyamentaryo halalan sa 2007 sa Switzerland.

Non-profit organisasyon ng pananaliksik Battelle Memorial Institute, nagdadala out ang palitan ng impormasyon sa pagitan ng mga tanggapan sa US (Ohio) at sa Ireland (Dublin) gamit kabuuan gusot. Ang prinsipyo ay batay sa pag-uugali ng photons - ang pangunahing mga particle ng liwanag. Sa kanilang tulong, ang impormasyon ay naka-encode at ipinadala sa destinasyon. Theoretically, kahit na ang pinaka-tumpak na pagtatangka upang makagambala, mag-iwan ng marka. Quantum key pagbabago magkabisa kaagad, at ang mga hacker tinangka upang makatanggap ng isang walang kahulugan character set. Samakatuwid, ang lahat ng data ay nakukuha sa pamamagitan ng mga channel ng komunikasyon, ito ay imposible upang harangin o kopyahin.

Ang satelayt ay makakatulong sa mga siyentipiko upang subukan key pamamahagi sa pagitan ng mga istasyon ng lupa at ang satellite mismo.

Quantum komunikasyon sa Tsina ay ipinatupad sa pamamagitan ng fiber optic cable, isang kabuuang haba ng 2 thousand. Km at pagsasama-sama ng 4 mga lungsod mula sa Shanghai sa Beijing. Serye photons walang katiyakan ay hindi maaaring mailipat, at ang mas malaki ang distansya sa pagitan ng mga istasyon, mas mataas ang pagkakataon na ang impormasyon ay nasira.

Pagkatapos ng pagpunta sa ilang distansya, ito attenuates ang signal, at mga siyentipiko, upang mapanatili ang tamang paghahatid ng data, kailangan ng isang paraan upang magsenyas ang pag-update pagkatapos ng bawat 100 km. Sa cable ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit napatunayan na mga bahagi, na kung saan pinag-aaralan ang susi ay kinopya sa bagong photons at napupunta karagdagang.

Ang isang maliit na kasaysayan

Noong 1984, Jean Brassard of Montreal University at Charles Bennett ng IBM iminungkahi na photons ay maaaring magamit sa cryptography para sa mga secure pangunahing channel. Sila ay iminungkahi ng isang simpleng pamamaraan ng muling pamamahagi ng quantum cryptographic key, na kung saan ay pinangalanang BB84.

Ang pamamaraan na ito ay gumagamit ng mga channel kabuuan sa kung saan ang impormasyon ay nakukuha sa pagitan ng dalawang mga gumagamit sa anyo ng polarized estado kabuuan. Overhears kanilang Hacker ay maaaring subukan upang masukat ang photons, ngunit hindi siya ay maaaring gawin ito, tulad ng nabanggit sa itaas, ay hindi paggawa ng mga ito ng pagbaluktot. Noong 1989, ang Research Center ng IBM Brassard at Bennett nilikha mundo unang mga nagtatrabaho quantum cryptographic sistema.

Ano ang nasa optical quantum cryptographic system (Cox)

Basic tehharakteristiki COKE (error rate, ang data rate, at iba pa) ay tinukoy ng mga parameter ng channel na bumubuo ng mga elemento na bumubuo ng isang ihatid at sinusukat estado kabuuan. Kadalasan COKE binubuo ng pagtanggap at pagpapadala bahagi kung saan nakakonekta transmisyon channel.

Pinagmumulan ng radiation ay nahahati sa 3 klase:

• lasers;
• microlasers;
• light-emitting diodes.

Para sa optical signal transmission medium ay ginagamit bilang fiber optic LEDs, pinagsama sa mga cable ng iba't ibang mga disenyo.

Nature pagkamalihim kabuuan ng komunikasyon

Pasadong mula sa mga signal na kung saan ang transmitted impormasyon ay naka-encode pulses na may libu-libong mga photons sa signal kung saan ang isa pulse, sa average, mayroon silang mas mababa sa pagkakaisa batas quantum maging epektibo. Ito ay ang paggamit ng mga batas na ito sa mga klasikal na cryptography ay nagbibigay-daan upang maabot ang privacy.

Kawalang-kasiguraduhin Prinsipyo Heisenberg na ginagamit sa kabuuan-cryptographic aparato at dahil dito, ang anumang mga pagtatangka upang baguhin sa kabuuan ng sistema ng paggawa ng mga pagbabago dito, at pagbuo nagreresulta mula sa tulad ng isang pagsukat, receiving side ay tinutukoy bilang hindi totoo.

Sinusuportahan ba ng kuwantum cryptography 100% garantiya laban sa pagnanakaw?

Sa teorya ito ay nagbibigay, ngunit teknikal na solusyon ay hindi ganap na maaasahan. Hackers ay nagsimula gamit ang isang laser beam, sa pamamagitan ng kung saan sila dazzle quantum detector, na pagkatapos ng pagtigil nila upang tumugon sa mga katangian ng kabuuan ng photons. Minsan ginagamit pinagkukunan multi-poton, at attackers ay maaaring makakuha ng pagkakataon upang pumasa ang isa sa kanila at sukatin magkapareho.