Quantum kommunikasie in aksie - beskrywing, funksies en interessante feite

Kwantumfisika bied 'n heeltemal nuwe manier om inligting te beskerm. Hoekom is dit nodig is, behalwe nou is dit onmoontlik om 'n veilige kommunikasie kanaal te bou? Natuurlik, kan jy. Maar kwantumrekenaars geskep, en die oomblik toe hulle alomteenwoordige geword, moderne enkripsie-algoritmes is nutteloos, aangesien hierdie kragtige rekenaars hulle kan kraak in 'n split sekonde. Quantum kommunikasie kan jy inligting enkripteer met behulp van fotone - die fundamentele deeltjies.

Hierdie rekenaars, toegang tot die kwantum-kanaal, een of ander manier sal die huidige stand van die foton verander. En die poging om inligting wat lei tot skade kry. Die data-oordrag snelheid is, natuurlik, is laer in vergelyking met ander tans bestaande kanale, soos telefoon diens. Maar quantum kommunikasie bied 'n veel hoër vlak van veiligheid. Dit, natuurlik, 'n baie groot pluspunt. Veral in vandag se wêreld, waar kuber misdaad is aan die toeneem van dag tot dag.

Quantum kommunikasie vir die "dummies"

Wanneer 'n duif is vervang deur Telegraph, op sy beurt, vervang die radio Telegraph. Natuurlik, dit is vandag, nêrens gegaan, maar daar was ander moderne tegnologie. Net 'n dekade gelede, was die Internet nie wydverspreid as wat hulle vandag is, en toegang tot dit kan baie moeilik kry - het om te gaan na die internet klubs, om baie duur kaartjies, ens Vandag koop ons lewe nie 'n enkele uur, en sien uit daarna om gratis Internet .. 5G.

Maar sodra die nuwe kommunikasie standaard nie die probleme nou in die gesig staar die organisasie van data-uitruilprogram met behulp van die Internet op te los, data ontvang van die satelliete van die nedersettings op ander planete, en so aan .. Al hierdie inligting moet beskerm word. En organiseer dit, kan jy die sogenaamde quantum entanglement gebruik.

Wat is kwantum kommunikasie? Vir die "Dummies" verduidelik hierdie verskynsel as 'n verbinding van verskillende kwantum eienskappe. Dit bly selfs wanneer deeltjies van mekaar geskei deur 'n groot afstand. Geïnkripteer en gestuur met behulp van quantum entanglement sleutel, voorsien geen waardevolle inligting hackers, wat probeer om dit te onderskep. Al wat hulle kry - dit is die ander getalle as die stelsel staat vir eksterne ingryping, sal dit verander.

Maar om die wêreld te skep misluk data transmissie stelsel, as slegs 'n paar tien kilometer, die sein verdwyn. Die satelliet, in 2016 van stapel gestuur is, sal help om die skema van kwantum sleutel oordrag afstand te implementeer meer as 7000. Km.

Die eerste suksesvolle pogings om die nuwe verbinding te gebruik

Die eerste protokol van kwantum kriptografie ontvang in 1984. Vandag, hierdie tegnologie is suksesvol gebruik word in die banksektor. Bekende maatskappye begin met die aanbied hul crypto.

Quantum kommunikasie skakel is uitgevoer op 'n standaard optiese vesel kabel. In die Russiese eerste veilige kanaal is landgebonde tussen kompartemente "Gazpromabanka" in New Cheryomushki en koei steel. Die totale lengte is 30,6 km, transmissie foute sleutel, maar hul persentasie is minimaal - net 5%.

China begin met 'n kommunikasie-satelliet kwantum

Die wêreld se eerste so 'n satelliet van stapel gestuur in China. Vuurpyl Long Maart-2D stapel gestuur op 16 Augustus 2016 met die cosmo drome Tszyu-Quan. 600 kg satelliet sal 2 jaar oud vlieg vir 'n son-sinchrone wentelbaan, die hoogte van 310 myl (of 500 km) onder die wees "kwantum eksperimente op 'n kosmiese skaal." Sirkulasie tydperk van die apparaat om die aarde is gelykstaande aan een en 'n half uur.

Satelliet kwantum kommunikasie genoem Micius, of "Mo-Zi", ter ere van die filosoof, wat in die V eeu nC geleef en, soos algemeen geglo, die eerste uitgevoer optiese eksperimente. Wetenskaplikes gaan die meganisme van quantum entanglement bestudeer en hou kwantum teleportasie tussen 'n satelliet en 'n laboratorium in Tibet.

Laasgenoemde dra die kwantum toestand van die deeltjie deur 'n voorafbepaalde afstand. Vir verwesenliking van hierdie proses moet 'n paar verstrengel (met ander woorde, gekoppel) deeltjies wat op 'n afstand van mekaar. Volgens kwantumfisika, hulle in staat is om inligting te vang oor die status van die vennoot, selfs wanneer jy ver weg van mekaar. Dit is moontlik om die deeltjie, wat geleë is in diep ruimte, besig met haar vennoot, wat is volgende in die laboratorium te beïnvloed.

Die satelliet sal twee verstrengel fotone te skep en stuur dit na die Aarde. As die eksperiment suksesvol is, sal dit die begin van 'n nuwe era te merk. Dekades van hierdie satelliete sal in staat wees om nie net alomteenwoordige kwantum Internet bied nie, maar ook kwantum kommunikasie in die ruimte vir toekomstige nedersettings op Mars en op die maan.

Hoekom moet ons so metgeselle

Maar hoekom doen ons 'n satelliet kwantum kommunikasie nodig? Is die bestaande konvensionele satelliete is nie genoeg nie? Die feit dat hierdie satelliete nie roetine sal vervang. Die beginsel van kwantum kommunikasie is om te enkodeer en bestaande konvensionele data kanale te beskerm. Met sy hulp, byvoorbeeld, bied reeds sekuriteit tydens die parlementêre verkiesings in 2007 in Switserland.

Nie-winsgewende navorsing organisasie Battelle Memorial Institute, voer die uitruil van inligting tussen die kantore in die VSA (Ohio) en in Ierland (Dublin) met behulp van quantum entanglement. Sy beginsel is gebaseer op die gedrag van fotone - die fundamentele deeltjies van lig. Met hul hulp, is inligting geïnkripteer en gestuur word aan die bestemming. Teoreties, selfs die mees akkurate poging om in te meng, laat 'n merk. Quantum sleutel verandering in werking tree onmiddellik, en die hacker probeer om 'n sinlose karakter stel ontvang. Daarom sal al die data via die kommunikasiekanale oorgedra word, is dit onmoontlik om te onderskep of kopie.

Die satelliet sal help wetenskaplikes om sleutel verspreiding tussen die grondstasie en die satelliet self te toets.

Quantum kommunikasie in China geïmplementeer sal word deur middel van optiese vesel kabels, 'n totale lengte van 2000. Km en die kombinasie van 4 stede van Sjanghai na Beijing. Reeks fotone kan onbepaald nie oorgedra word, en hoe groter die afstand tussen die stasies, hoe groter die kans dat die inligting sal beskadig.

Na gaan 'n entjie, dit verswak die sein, en wetenskaplikes, ten einde die korrekte oordrag van data in stand te hou, moet 'n manier om die update na elke 100 km sein. In die kabels word bereik deur die gebruik van bewese komponente, wat ontleed die sleutel is gekopieer na die nuwe fotone en gaan verder.

'N bietjie geskiedenis

In 1984, Jean armband van Montreal Universiteit en Charles Bennett van IBM het voorgestel dat fotone gebruik kan word in kriptografie vir 'n veilige fundamentele kanaal. Hulle stel 'n eenvoudige skema van herverdeling van kwantum kriptografiese sleutels, wat vernoem is BB84.

Hierdie skema maak gebruik van die kwantum-kanaal waaroor inligting tussen twee gebruikers oorgedra word in die vorm van gepolariseerde kwantum state. Hoor hulle hacker kan probeer om die fotone te meet, maar hy kan dit nie doen nie, soos hierbo genoem, is nie die maak van hulle ondergang. In 1989, het die Navorsingsentrum van IBM armband en Bennett die wêreld se eerste werk kwantum kriptografiese stelsel geskep.

Wat is in optiese kwantum kriptografiese stelsel (COX)

Basiese tehharakteristiki COKE (fout koers, datatempo, ens) word gedefinieer deur parameters kanaal vorming elemente wat 'n uitsaai en gemeet kwantum state te vorm. Tipies COKE bestaan uit ontvangs en oordrag van dele wat transmissie kanaal verbind.

Bronne van bestraling is verdeel in 3 klasse:

• lasers;
• microlasers;
• ligemissiediodes.

Vir optiese sein oordrag medium word gebruik as 'n optiese vesel LEDs, gekombineer in kabels van verskillende ontwerp.

Aard geheimhouding kwantum kommunikasie

Trek deur van seine waarin die oordraagbare inligting geïnkripteer polse met duisende fotone na die seine in watter een pols, gemiddeld, hulle het minder as eenheid kwantum wette in werking tree. Dit is die gebruik van hierdie wette aan die klassieke kriptografie toelaat om privaatheid te bereik.

Onsekerheidsbeginsel Heisenberg gebruik in kwantum-kriptografiese toestelle en as gevolg van dit, enige pogings om te verander in die kwantum stelsel maak veranderinge aan dit, en vorming as gevolg van so 'n meting, is die ontvangs kant bepaal as 'n valse.

Doen kwantum kriptografie 100% waarborg teen inbraak?

In teorie is dit gee, maar tegniese oplossings is nie heeltemal betroubaar is. Hackers het begin met behulp van 'n laserstraal, waardeur hulle betower kwantum detectors, waarna hulle sal ophou om te reageer op die kwantum eienskappe van fotone. Soms gebruik multi-foton bronne, en aanvallers kan die geleentheid kry om een van hulle te slaag en meet identies kry.