Ang Quantum physics ay nag-aalok ng ganap na bagong paraan upang protektahan ang impormasyon. Bakit kailangan, imposible na bang maglagay ng secure na channel ng komunikasyon? Syempre kaya mo. Ngunit ang mga quantum computer ay nagawa na, at sa sandaling sila ay maging nasa lahat ng dako, ang mga modernong encryption algorithm ay magiging walang silbi, dahil ang mga makapangyarihang computer na ito ay magagawang i-crack ang mga ito sa isang segundo. Binibigyang-daan ka ng Quantum communication na i-encrypt ang impormasyon gamit ang mga photon - elementarya na particle.
Ang ganitong mga computer, na nakakuha ng access sa quantum channel, sa isang paraan o iba pa ay magbabago sa totoong estado ng mga photon. At ang pagsisikap na makakuha ng impormasyon ay masisira ito. Ang bilis ng paglilipat ng impormasyon, siyempre, ay mas mababa kaysa sa iba pang kasalukuyang umiiral na mga channel, halimbawa, sa mga komunikasyon sa telepono. Ngunit ang quantum communication ay nagbibigay ng mas mataas na antas ng pagiging lihim. Ito, siyempre, ay isang napakalaking plus. Lalo na sa mundo ngayon kung saan tumataas ang cybercrime araw-araw.
Quantum communication para sa mga dummies
Kapag ang mail ng kalapati ay napalitan ng telegrapo, ang telegrapo naman ay napalitan ng radyo. Siyempre, ngayon ay hindi ito nawala, ngunit lumitaw ang iba pang mga modernong teknolohiya. Sampung taon lamang ang nakararaan, ang Internet ay hindi gaanong laganap tulad ng ngayon, at medyo mahirap makakuha ng access dito - kailangan mong pumunta sa mga Internet club, bumili ng napakamahal na mga card, atbp. Ngayon, hindi tayo nabubuhay ng isang oras na walang Internet, at inaasahan namin ang 5G.
Ngunit hindi malulutas ng susunod na bagong pamantayan sa komunikasyon ang mga problemang kinakaharap ngayon sa organisasyon ng pagpapalitan ng data gamit ang Internet, pagtanggap ng data mula sa mga satellite mula sa mga pamayanan sa ibang mga planeta, atbp. Ang lahat ng data na ito ay dapat na ligtas na protektado. At ito ay maaaring ayusin gamit ang tinatawag na quantum entanglement.
Ano ang quantum bond? Para sa mga "dummies" ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ipinaliwanag bilang isang koneksyon ng iba't ibang mga katangian ng quantum. Ito ay napanatili kahit na ang mga particle ay hiwalay sa isa't isa sa pamamagitan ng isang malaking distansya. Naka-encrypt at ipinadala gamit ang quantum entanglement, ang susi ay hindi magbibigay ng anumang mahalagang impormasyon sa mga crackers na sumusubok na harangin ito. Ang makukuha lang nila ay iba pang numero, dahil ang estado ng system, na may panlabas na interbensyon, ay mababago.
Ngunit hindi posible na lumikha ng isang pandaigdigang sistema ng paghahatid ng data, dahil pagkatapos ng ilang sampu-sampung kilometro ay nawala ang signal. Ang satellite, na inilunsad noong 2016, ay tutulong sa pagpapatupad ng quantum key transfer scheme sa mga distansyang higit sa 7,000 km.
Unang matagumpay na pagsubok na gamitin ang bagong koneksyon
Ang pinakaunang quantum cryptography protocol ay nakuha noong 1984d. Ngayon, ang teknolohiyang ito ay matagumpay na ginagamit sa sektor ng pagbabangko. Ang mga kilalang kumpanya ay nag-aalok ng mga cryptosystem na kanilang ginawa.
Ang quantum communication line ay isinasagawa sa isang karaniwang fiber optic cable. Sa Russia, ang unang secure na channel ay inilatag sa pagitan ng mga sangay ng Gazprombank sa Novye Cheryomushki at sa Korovy Val. Ang kabuuang haba ay 30.6 km, ang mga error ay nangyayari sa panahon ng key transmission, ngunit ang kanilang porsyento ay minimal - 5% lamang.
Inilunsad ng China ang quantum communications satellite
Ang unang satellite sa mundo ay inilunsad sa China. Ang Long March-2D rocket ay inilunsad noong Agosto 16, 2016 mula sa lugar ng paglulunsad ng Jiu Quan. Ang isang satellite na tumitimbang ng 600 kg ay lilipad sa loob ng 2 taon sa sun-synchronous orbit, 310 milya (o 500 km) ang taas bilang bahagi ng programang "Quantum Experiments on a Cosmic Scale". Ang panahon ng rebolusyon ng device sa paligid ng Earth ay isa't kalahating oras.
Ang quantum communications satellite ay tinatawag na Micius, o "Mo-Tzu", pagkatapos ng isang pilosopo na nabuhay noong ika-5 siglo AD. at, gaya ng karaniwang pinaniniwalaan, ang unang nagsagawa ng mga optical na eksperimento. Pag-aaralan ng mga siyentipiko ang mekanismo ng quantum entanglement at magsasagawa ng quantum teleportation sa pagitan ng satellite at laboratoryo sa Tibet.
Ang huli ay nagpapadala ng quantum state ng particle sa isang partikular na distansya. Upang maipatupad ang prosesong ito, kailangan ng isang pares ng mga nakagapos (sa madaling salita, naka-link) na mga particle na matatagpuan sa layo mula sa isa't isa. Ayon sa quantum physics, nakakakuha sila ng impormasyon tungkol sa estado ng isang kapareha, kahit na malayo sila sa isa't isa. Ibig sabihin, makakapagbigay kaepekto sa isang particle na nasa malalim na espasyo, na nakakaapekto sa kasama nito, na nasa malapit, sa laboratoryo.
Ang satellite ay lilikha ng dalawang magkasalubong na photon at ipapadala ang mga ito sa Earth. Kung ang karanasan ay matagumpay, ito ay markahan ang simula ng isang bagong panahon. Dose-dosenang mga naturang satellite ay hindi lamang makapagbibigay ng ubiquity ng quantum internet, kundi pati na rin ng mga quantum communication sa kalawakan para sa hinaharap na mga settlement sa Mars at sa Buwan.
Bakit kailangan natin ng mga ganitong satellite
Ngunit bakit kailangan pa ng quantum communication satellite? Hindi ba sapat na ang mga nakasanayang satellite? Ang katotohanan ay ang mga satellite na ito ay hindi papalitan ang mga karaniwan. Ang prinsipyo ng quantum communication ay upang i-encode at protektahan ang mga umiiral na conventional data transmission channels. Sa tulong nito, halimbawa, naibigay na ang seguridad noong parliamentaryong halalan noong 2007 sa Switzerland.
Ang Battelle Memorial Institute, isang non-profit na organisasyong pananaliksik, ay nagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng mga kabanata sa US (Ohio) at Ireland (Dublin) gamit ang quantum entanglement. Ang prinsipyo nito ay batay sa pag-uugali ng mga photon - elementarya na mga particle ng liwanag. Sa kanilang tulong, ang impormasyon ay naka-encode at ipinadala sa addressee. Sa teorya, kahit na ang pinakamaingat na pagtatangka sa panghihimasok ay mag-iiwan ng marka. Ang quantum key ay agad na magbabago, at ang isang tangkang hacker ay magtatapos sa isang walang kahulugan na set ng character. Samakatuwid, ang lahat ng data na ipapadala sa pamamagitan ng mga channel ng komunikasyon na ito ay hindi maaaring maharang o makopya.
Satelliteay tutulong sa mga siyentipiko na subukan ang pangunahing pamamahagi sa pagitan ng mga ground station at mismong satellite.
Quantum communication sa China ay ipapatupad salamat sa fiber optic cables na may kabuuang haba na 2 thousand km at pagsasama-sama ng 4 na lungsod mula Shanghai hanggang Beijing. Ang mga serye ng mga photon ay hindi maipapadala nang walang katiyakan, at kung mas malaki ang distansya sa pagitan ng mga istasyon, mas malaki ang posibilidad na ma-corrupt ang impormasyon.
Pagkatapos ng isang tiyak na distansya, ang signal ay kumukupas, at ang mga siyentipiko ay nangangailangan ng isang paraan upang i-update ang signal bawat 100 km upang mapanatili ang tamang paghahatid ng impormasyon. Sa mga cable, nakakamit ito sa pamamagitan ng mga napatunayang node, kung saan sinusuri ang susi, kinopya ng mga bagong photon, at nagpapatuloy.
Kaunting kasaysayan
Noong 1984, iminungkahi ni Brassard J. ng University of Montreal at Bennet C. ng IBM na ang mga photon ay maaaring gamitin sa cryptography upang makakuha ng secure na pangunahing channel. Nagmungkahi sila ng isang simpleng pamamaraan para sa quantum redistribution ng mga encryption key, na tinatawag na BB84.
Gumagamit ang scheme na ito ng quantum channel kung saan ipinapadala ang impormasyon sa pagitan ng dalawang user sa anyo ng mga polarized na quantum state. Maaaring subukan ng isang eavesdropping hacker na sukatin ang mga photon na ito, ngunit hindi niya ito magagawa, tulad ng nabanggit sa itaas, nang hindi binabaluktot ang mga ito. Noong 1989, sa IBM Research Center, nilikha nina Brassard at Bennet ang unang gumaganang quantum cryptographic system sa mundo.
Ano ang ibig sabihin ng quantum-opticalcryptographic system (KOKS)
Ang mga pangunahing teknikal na katangian ng COKS (rate ng error, rate ng paglilipat ng data, atbp.) ay tinutukoy ng mga parameter ng mga elementong bumubuo ng channel na bumubuo, nagpapadala at sumusukat sa mga estado ng quantum. Karaniwan ang COKS ay binubuo ng pagtanggap at pagpapadala ng mga bahagi, na konektado ng isang transmission channel.
Ang mga mapagkukunan ng radiation ay nahahati sa 3 klase:
- lasers;
- microlasers;
- light emitting diodes.
Para sa pagpapadala ng mga optical signal, ginagamit ang fiber-optic LEDs bilang medium, na pinagsama sa mga cable ng iba't ibang disenyo.
Ang katangian ng lihim ng komunikasyong quantum
Mula sa mga signal kung saan ang ipinadalang impormasyon ay na-encode ng mga pulso na may libu-libong photon patungo sa mga signal kung saan, sa karaniwan, may mas mababa sa isa sa bawat pulso, ang mga batas ng quantum ay gumaganap. Ang paggamit ng mga batas na ito na may klasikal na cryptography ang nakakamit ng lihim.
Ang Heisenberg Uncertainty Principle ay ginagamit sa mga quantum cryptographic device at salamat dito, ang anumang pagtatangka na baguhin ang quantum system ay gagawa ng mga pagbabago dito, at ang pagbuo na nagreresulta mula sa naturang pagsukat ay tinutukoy ng tumatanggap na partido bilang mali.
100% hack-proof ba ang quantum cryptography?
Sa teoryang oo, ngunit ang mga teknikal na solusyon ay hindi lubos na maaasahan. Nagsimulang gumamit ng laser beam ang mga umaatake, kung saan binubulag nila ang mga quantum detector, pagkatapos ay huminto sila sa pagtugon saquantum properties ng mga photon. Minsan ginagamit ang mga multi-photon na source, at maaaring laktawan ng mga hacker ang isa sa mga ito at sukatin ang magkapareho.
