Komunikasi kuantum dalam tindakan - deskripsi, fitur dan fakta menarik

fisika kuantum menawarkan cara yang sama sekali baru untuk melindungi informasi. Mengapa diperlukan, kecuali sekarang tidak mungkin untuk membangun sebuah saluran komunikasi yang aman? Tentu saja, Anda bisa. Tapi komputer kuantum diciptakan, dan saat ketika mereka menjadi mana-mana, algoritma enkripsi modern tidak berguna, karena ini komputer yang kuat dapat retak mereka dalam hitungan detik. komunikasi kuantum memungkinkan Anda untuk mengenkripsi informasi menggunakan foton - partikel dasar.

Komputer-komputer ini, mengakses saluran kuantum, salah satu cara atau yang lain akan mengubah keadaan sekarang foton. Dan usaha untuk mendapatkan informasi mengakibatkan kerusakan. Kecepatan transfer data, tentu saja, lebih rendah dibandingkan dengan saluran yang ada saat lain, seperti layanan telepon. Tapi komunikasi kuantum menyediakan tingkat yang jauh lebih tinggi dari keamanan. Ini, tentu saja, sangat besar plus. Terutama di dunia sekarang ini, di mana kejahatan cyber meningkat dari hari ke hari.

komunikasi kuantum untuk "dummies"

Ketika merpati telah digantikan oleh telegraf, pada gilirannya, menggantikan telegraf radio. Tentu saja, sekarang ini, tidak pergi di mana saja, tapi ada teknologi modern lainnya. Hanya satu dekade lalu, Internet itu tidak meluas seperti sekarang, dan akses ke sana bisa mendapatkan cukup sulit - harus pergi ke klub internet, untuk membeli kartu sangat mahal, dll Hari ini, kita tidak hidup satu jam, dan berharap untuk Internet gratis .. 5G.

Tapi begitu standar komunikasi baru tidak akan memecahkan masalah sekarang menghadapi organisasi pertukaran data menggunakan Internet, menerima data dari satelit pemukiman di planet lain, dan seterusnya .. Semua informasi ini harus dilindungi. Dan mengaturnya, Anda dapat menggunakan apa yang disebut belitan kuantum.

Apa komunikasi kuantum? Untuk "Dummies" jelas fenomena ini sebagai koneksi karakteristik kuantum yang berbeda. Ini tetap ada bahkan ketika partikel dipisahkan satu sama lain dengan jarak yang besar. Dienkripsi dan dikirim menggunakan kunci belitan kuantum, tidak menyediakan hacker informasi berharga, yang mencoba untuk mencegat itu. Semua mereka mendapatkan - itu adalah nomor lain sebagai sistem negara untuk intervensi eksternal, akan berubah.

Tetapi untuk menciptakan dunia gagal sistem transmisi data, karena hanya beberapa puluh kilometer, sinyal memudar. Satelit, diluncurkan pada tahun 2016, akan membantu untuk menerapkan skema jarak transmisi kunci kuantum lebih dari 7 ribu. Km.

Upaya pertama yang berhasil menggunakan koneksi baru

Protokol pertama kriptografi kuantum diterima pada tahun 1984. Saat ini, teknologi ini telah berhasil digunakan di sektor perbankan. perusahaan terkenal mulai menawarkan cryptosystem mereka.

link komunikasi kuantum dilakukan pada kabel serat optik standar. Di Rusia saluran aman pertama itu terjepit di antara kompartemen "Gazpromabanka" di New Cheryomushki dan Sapi poros. Total panjang adalah 30,6 km, kesalahan transmisi terjadi kunci, tetapi persentase mereka adalah minimal - hanya 5%.

Cina meluncurkan satelit komunikasi kuantum

satelit seperti pertama di dunia diluncurkan di Cina. Roket Long March-2D diluncurkan pada 16 Agustus 2016, dengan kosmodrom Tszyu-Quan. 600 kg satelit akan terbang berusia 2 tahun untuk orbit matahari-sinkron, ketinggian 310 mil (atau 500 km) di bawah "percobaan kuantum pada skala kosmik." periode sirkulasi aparat di sekitar Bumi sama dengan satu setengah jam.

komunikasi kuantum satelit disebut Micius, atau "Mo-Zi", untuk menghormati filsuf, yang hidup pada abad V dan, seperti yang umum diyakini, yang pertama dilakukan percobaan optik. Para ilmuwan akan mempelajari mekanisme belitan kuantum dan tahan teleportasi kuantum antara satelit dan sebuah laboratorium di Tibet.

Yang terakhir mentransmisikan keadaan kuantum dari partikel dengan jarak yang telah ditentukan. Untuk realisasi proses ini membutuhkan sepasang terjerat (dengan kata lain, terkait) partikel yang berada pada jarak dari satu sama lain. Menurut fisika kuantum, mereka dapat menangkap informasi tentang status pasangan, bahkan ketika Anda berada jauh dari satu sama lain. Hal ini dimungkinkan untuk mempengaruhi partikel, yang terletak di dalam ruang, bekerja pada pasangannya, yang selanjutnya di laboratorium.

satelit ini akan membuat dua foton terjerat dan mengirim mereka ke Bumi. Jika percobaan ini berhasil, itu akan menandai awal dari era baru. Puluhan satelit ini akan dapat tidak hanya menyediakan internet kuantum di mana-mana, tetapi juga komunikasi kuantum dalam ruang untuk permukiman masa depan di Mars dan di bulan.

Mengapa kita perlu sahabat seperti

Tapi kenapa kita membutuhkan komunikasi kuantum satelit? Adalah satelit konvensional yang ada tidak cukup? Fakta bahwa satelit ini tidak akan menggantikan rutin. Prinsip komunikasi kuantum adalah untuk mengkodekan dan melindungi saluran data konvensional yang ada. Dengan bantuan, misalnya, sudah menyediakan keamanan selama pemilu parlemen pada tahun 2007 di Swiss.

organisasi penelitian non-profit Battelle Memorial Institute, melakukan pertukaran informasi antara kantor-kantor di Amerika Serikat (Ohio) dan di Irlandia (Dublin) menggunakan belitan kuantum. Prinsip yang didasarkan pada perilaku foton - partikel dasar cahaya. Dengan bantuan mereka, informasi dikodekan dan dikirim ke tujuan. Secara teoritis, bahkan upaya yang paling akurat untuk mengganggu, meninggalkan bekas. Perubahan kunci kuantum berlaku segera, dan hacker berusaha untuk menerima satu set karakter berarti. Oleh karena itu, semua data akan ditransmisikan melalui saluran komunikasi, tidak mungkin untuk mencegat atau copy.

satelit ini akan membantu para ilmuwan untuk menguji distribusi kunci antara stasiun tanah dan satelit itu sendiri.

komunikasi kuantum di Cina akan dilaksanakan melalui kabel serat optik, total panjang 2 ribu. Km dan menggabungkan 4 kota dari Shanghai ke Beijing. foton seri tanpa batas tidak dapat ditransfer, dan semakin besar jarak antara stasiun, semakin tinggi kemungkinan bahwa informasi akan rusak.

Setelah beberapa jarak, itu melemahkan sinyal, dan ilmuwan, untuk mempertahankan transmisi data yang benar, perlu cara untuk sinyal update setelah setiap 100 km. Dalam kabel dicapai dengan menggunakan komponen terbukti, yang menganalisis kuncinya adalah disalin ke foton baru dan berjalan lebih jauh.

Sedikit sejarah

Pada tahun 1984, Jean Brassard dari Universitas Montreal dan Charles Bennett dari IBM menyarankan bahwa foton dapat digunakan dalam kriptografi untuk saluran mendasar aman. Mereka mengusulkan skema sederhana redistribusi kunci kriptografi kuantum, yang bernama BB84.

Skema ini menggunakan saluran kuantum dimana informasi ditransmisikan antara dua pengguna dalam bentuk negara kuantum terpolarisasi. Sengaja mendengar hacker mereka dapat mencoba untuk mengukur foton, tetapi ia tidak dapat melakukannya, seperti disebutkan di atas, tidak membuat mereka distorsi. Pada tahun 1989, Pusat Penelitian IBM Brassard dan Bennett telah menciptakan kerja pertama sistem kriptografi kuantum dunia.

Apa yang ada di sistem kriptografi kuantum optik (COX)

Dasar tehharakteristiki COKE (tingkat kesalahan, data rate, dll) didefinisikan oleh saluran parameter membentuk elemen yang membentuk mengirimkan dan negara kuantum diukur. Biasanya COKE terdiri dari menerima dan mengirimkan bagian yang terhubung saluran transmisi.

Sumber radiasi dibagi menjadi 3 kelas:

• laser;
• microlasers;
• light-emitting diode.

Untuk sinyal optik media transmisi digunakan sebagai serat optik LED, digabungkan dalam kabel dari desain yang berbeda.

Nature komunikasi kerahasiaan kuantum

Lewat dari sinyal di mana informasi yang dikirimkan dikodekan pulsa dengan ribuan foton untuk sinyal di mana satu pulsa, rata-rata, mereka memiliki kurang dari hukum kuantum kesatuan menjadi efektif. Ini adalah penggunaan hukum-hukum ini dengan kriptografi klasik memungkinkan untuk mencapai privasi.

Prinsip Ketidakpastian Heisenberg digunakan dalam perangkat kuantum-kriptografi dan karena itu, setiap upaya untuk mengubah dalam sistem kuantum membuat perubahan untuk itu, dan pembentukan dihasilkan dari pengukuran tersebut, sisi penerima ditentukan sebagai palsu.

Apakah kriptografi kuantum 100% jaminan terhadap pencurian?

Dalam teori memberikan, tetapi solusi teknis yang tidak sepenuhnya dapat diandalkan. Hacker telah mulai menggunakan sinar laser, dengan mana mereka menyilaukan detektor kuantum, setelah itu mereka berhenti untuk menanggapi sifat kuantum dari foton. Kadang-kadang digunakan sumber multi-foton, dan penyerang bisa mendapatkan kesempatan untuk melewati satu dari mereka dan mengukur identik.