Quantum communicatie in actie - beschrijving, kenmerken en interessante feiten

De kwantumfysica biedt een compleet nieuwe manier om informatie te beschermen. Waarom is het nodig, behalve nu is het onmogelijk om een veilig communicatiekanaal te bouwen? Natuurlijk, je kunt. Maar quantum computers worden gemaakt, en het moment waarop ze alomtegenwoordig, moderne encryptie-algoritmes zijn nutteloos, omdat deze krachtige computers hen kan kraken in een fractie van een seconde. Quantum communicatie stelt u in staat om informatie te versleutelen met behulp van fotonen - de fundamentele deeltjes.

Deze computers toegang tot kwantumkanaal, een of andere manier de huidige stand van de foton veranderen. En de poging om informatie resulteert in schade te krijgen. De data transfer snelheid is, is natuurlijk lager in vergelijking met andere momenteel bestaande kanalen, zoals telefoon service. Maar quantum communicatie biedt een veel hoger niveau van beveiliging. Dit is natuurlijk een zeer groot pluspunt. Vooral in de wereld van vandaag, waar de cybercriminaliteit wordt stijgt met de dag.

Quantum communicatie voor de "dummies"

Als een duif is vervangen door telegraaf, op zijn beurt, verving de radio telegraaf. Natuurlijk, het is vandaag de dag, nergens gegaan, maar er waren andere moderne technologieën. Slechts een decennium geleden, was het internet niet wijdverspreid als ze nu zijn, en de toegang tot het zou heel moeilijk te krijgen - moest naar internet clubs, tot zeer dure kaarten, enz. Vandaag kopen, we leven niet een enkel uur, en kijken uit naar gratis internet .. 5G.

Maar zodra de nieuwe communicatie standaard niet de problemen nu geconfronteerd met de organisatie van de uitwisseling van gegevens met behulp van het internet op te lossen, gegevens van de satellieten van de nederzettingen op andere planeten, en ga zo maar door .. Al deze informatie moet worden beschermd. En organiseren, kun je de zogenaamde quantum entanglement gebruiken.

Wat is quantum communicatie? Voor de "Dummies", verklaart dit verschijnsel als een verbinding van verschillende quantum eigenschappen. Deze aanhoudt zelfs als deeltjes van elkaar gescheiden door een grote afstand. Gecodeerd en verzonden met behulp van quantum entanglement sleutel, geeft geen waardevolle informatie hackers, die proberen om het te onderscheppen. Het enige wat ze krijgen - het is de andere nummers als het systeem staat voor externe interventie, zal deze worden vervangen.

Maar om de wereld te creëren mislukte datatransmissie systeem, slechts enkele tientallen kilometers, het signaal vervaagd. De satelliet, in 2016 gelanceerd, zal helpen om het schema van quantum key transmissie afstand uit te voeren meer dan 7000. Km.

De eerste succesvolle pogingen om de nieuwe verbinding te gebruiken

Het Eerste Protocol van quantum cryptografie werd ontvangen in 1984. Vandaag de dag, deze technologie is met succes gebruikt in de bancaire sector. Bekende bedrijven begonnen met het aanbieden van hun cryptosysteem.

Quantum communicatieverbinding wordt gedragen op een standaard optische vezelkabel. In Russisch beveiligd kanaal werd gesandwiched tussen compartimenten "Gazpromabanka" New Cheryomushki en Koe schacht. De totale lengte van 30,6 km, transmissiefouten optreden sleutel, maar hun aandeel is minimaal - slechts 5%.

China lanceerde een communicatiesatelliet quantum

'S werelds eerste dergelijke satelliet werd gelanceerd in China. Rocket Long March-2D gelanceerd op 16 augustus 2016 met de Bajkonoer Tszyu-Quan. 600 kg satelliet zal 2 jaar oud vliegen voor een zon-synchrone baan, de hoogte van 310 mijl (of 500 km) onder de worden "quantum experimenten op kosmische schaal." Circulatieperiode van de inrichting rond de aarde gelijk is aan anderhalf uur.

Satelliet quantum communicatie genoemd micius of "Mo-Zi", ter ere van de filosoof, die in de V eeuw na Christus leefde en, zoals algemeen wordt aangenomen, de eerste optische uitgevoerde experimenten. Wetenschappers gaan om het mechanisme van quantum entanglement bestuderen en te houden kwantumteleportatie tussen een satelliet en een laboratorium in Tibet.

Deze laatste stuurt de quantumtoestand van het deeltje een vooraf bepaalde afstand. Voor het realiseren van deze werkwijze hebben een paar verstrikt (met andere woorden, gekoppeld) deeltjes die op afstand van elkaar. Volgens de kwantumfysica, zijn ze in staat om informatie vast te leggen over de status van de partner, zelfs wanneer je ver weg van elkaar. Het is mogelijk om het deeltje, dat is gevestigd in de verre ruimte, werken op haar partner, wie is de volgende in het laboratorium te beïnvloeden.

De satelliet zal twee verstrengelde fotonen te maken en stuur ze naar de aarde. Als het experiment succesvol is, zal het begin van een nieuw tijdperk te markeren. Tientallen van deze satellieten in staat zal zijn niet alleen alomtegenwoordig quantum internet te bieden, maar ook quantum communicatie in de ruimte voor toekomstige nederzettingen op Mars en op de maan.

Waarom moeten we dergelijke metgezellen

Maar waarom hebben we een satelliet quantum communicatie nodig? Is de bestaande conventionele satellieten is niet genoeg? Het feit dat deze satellieten niet routine zal vervangen. Het principe van de quantum communicatie is het coderen en bestaande conventionele datakanalen te beschermen. Met zijn hulp, bijvoorbeeld, biedt reeds de veiligheid tijdens de parlementsverkiezingen in 2007 in Zwitserland.

Non-profit onderzoeksorganisatie Battelle Memorial Institute, voert de uitwisseling van informatie tussen de kantoren in de VS (Ohio) en in Ierland (Dublin) met behulp van quantum entanglement. Het principe is gebaseerd op het gedrag van fotonen - de fundamentele deeltjes van het licht. Met hun hulp, wordt de informatie gecodeerd en verzonden naar de bestemming. Theoretisch, zelfs de meest accurate poging om in te grijpen, laat een merk. Quantum key verandering onmiddellijk van kracht, en de hacker geprobeerd een betekenisloze tekenset ontvangen. Dan zullen alle data via de communicatiekanalen worden verzonden, is het onmogelijk te onderscheppen of kopiëren.

De satelliet zal wetenschappers helpen om de belangrijkste verdeling tussen het grondstation en de satelliet zelf te testen.

Quantum communicatie in China zal worden uitgevoerd door middel van glasvezelkabels, een totale lengte van 2000. Km en het combineren van 4 steden van Shanghai naar Beijing. Series fotonen kan voor onbepaalde tijd niet worden overgedragen, en hoe groter de afstand tussen de stations, hoe groter de kans dat de informatie zal worden beschadigd.

Nadat ik enige afstand, dan verzwakt het signaal en wetenschappers, met het oog op de juiste overdracht van gegevens te behouden, moet een manier vinden om de update na elke 100 km signaleren. In de kabels wordt bereikt door gebruik beproefde componenten die analyseert de sleutel wordt gekopieerd naar de nieuwe fotonen en gaat verder.

Een beetje geschiedenis

In 1984 Jean Brassard Montreal University en Charles Bennett van IBM gesuggereerd dat fotonen kan worden gebruikt in cryptografie veilige basiskanaal. Zij stelden een eenvoudig schema van de herverdeling van de quantum cryptografische sleutels, die is vernoemd BB84.

Deze regeling maakt het kwantumkanaal waarover informatie tussen twee gebruikers wordt verzonden in de vorm van gepolariseerde kwantumtoestanden. Hoort hun hacker kan proberen om de fotonen te meten, maar hij kan het niet doen, zoals hierboven vermeld, is niet waardoor ze vervorming. In 1989 zijn de Research Center van IBM Brassard en Bennett 's werelds eerste werkende quantum cryptografisch systeem gecreëerd.

Wat zit er in optische quantum cryptografisch systeem (COX)

Basic tehharakteristiki cokes (foutfrequentie, datasnelheid, enz.) Worden bepaald door parameters kanaalvormende elementen die een zend- en gemeten kwantumtoestanden vormen. Gewoonlijk cokes uit het ontvangen en verzenden van onderdelen die transmissiekanaal aangesloten.

Stralingsbronnen zijn onderverdeeld in 3 klassen:

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

Voor optische signaaloverdracht medium wordt gebruikt als een vezeloptische LEDs, gecombineerd kabels van verschillende ontwerpen.

Natuur geheimhouding quantum communicatie

Overgang van signalen waarbij de verzonden gegevens gecodeerd pulsen met duizenden fotonen de signalen waarin één puls, zij gemiddeld minder dan één kwantum nodige kracht. Het is het gebruik van deze wetten van de klassieke cryptografie maakt het mogelijk om de privacy te bereiken.

Onzekerheidsprincipe Heisenberg gebruikt quantum-cryptografische inrichtingen en juist daardoor, pogingen te veranderen in de kwantumsysteem waardoor wijzigingen ervan en de vorming als gevolg van een dergelijke meting wordt de ontvangzijde bepaald vals.

Heeft kwantumcryptografie 100% garantie tegen inbraak?

In theorie geeft, maar technische oplossingen zijn niet geheel betrouwbaar. Hackers zijn begonnen met behulp van een laserstraal, waarmee ze verblinden quantum detectors, waarna ze ophouden te reageren op de quantum eigenschappen van fotonen. Soms gebruikt multi-foton bronnen, en aanvallers kunnen de kans om een van hen te passeren en te meten gelijk te krijgen.