Quantum kommunikation i aktion - beskrivelse, egenskaber og interessante fakta

Kvantefysik tilbyder en helt ny måde at beskytte oplysninger. Hvorfor er det nødvendigt, undtagen nu er det umuligt at bygge en sikker kommunikationskanal? Selvfølgelig kan du. Men kvantecomputere er skabt, og det øjeblik, hvor de bliver allestedsnærværende, moderne krypteringsalgoritmer er ubrugelige, da disse kraftfulde computere kan knække dem på et splitsekund. Quantum kommunikation gør det muligt at kryptere oplysninger ved hjælp af fotoner - de fundamentale partikler.

Disse computere, adgang kvante kanal, en eller anden måde vil ændre den nuværende tilstand af foton. Og forsøget på at få oplysninger resulterer i skader. Dataoverførselshastighed er naturligvis, er lavere sammenlignet med andre for tiden eksisterende kanaler, såsom telefonitjeneste. Men kvante kommunikation giver en langt højere grad af sikkerhed. Dette er naturligvis en meget stort plus. Især i dagens verden, hvor cyberkriminalitet er stigende dag for dag.

Quantum kommunikation for "dummies"

Når en due er blevet afløst af telegraf, til gengæld erstattet radioen telegraf. Selvfølgelig er det er i dag, ikke gået nogen steder, men der var andre moderne teknologier. Bare et årti siden, internettet var ikke udbredt som de er i dag, og adgangen til det kunne få ganske vanskeligt - måttet gå til internet klubber, til at købe meget dyre kort osv I dag lever vi ikke en eneste time, og ser frem til gratis internet .. 5G.

Men når den nye kommunikationsstandard ikke vil løse problemerne nu står over for, at der foregår data ved hjælp af internettet, modtage data fra satellitterne af bosættelser på andre planeter, og så videre .. Alle disse oplysninger skal beskyttes. Og organisere det, kan du bruge den såkaldte kvante entanglement.

Hvad er kvante kommunikation? For "Dummies" forklarer dette fænomen som en forbindelse af forskellige kvante egenskaber. Den vedvarer selv når partiklerne er adskilt fra hinanden af en stor afstand. Krypteret og overføres via quantum entanglement nøgle, ikke giver nogen værdifulde oplysninger hackere, der forsøger at opfange det. Alt, hvad de får - det er de andre numre som systemets tilstand for ekstern indgriben, vil det blive ændret.

Men for at skabe verdens mislykkedes datatransmissionssystem, som kun et par snese kilometer, signalet falmet. Satellitten, der blev lanceret i 2016, vil bidrage til at gennemføre ordningen af kvante nøgle transmission afstand mere end 7 tusind. Km.

De første vellykkede forsøg på at bruge den nye forbindelse

Den første protokol af kvantekryptografi blev modtaget i 1984. I dag er denne teknologi er blevet anvendt med succes i banksektoren. Kendte virksomheder begyndt at tilbyde deres kryptosystem.

Quantum kommunikationsforbindelse bæres på en standard fiberoptisk kabel. I Russisk først sikker kanal blev det klemt inde mellem rum "Gazpromabanka" i New Cheryomushki og Cow aksel. Den samlede længde er 30,6 km, der opstår fejl transmission nøgle, men deres procentdel er minimal - kun 5%.

Kina lancerede en kommunikationssatellit kvante

Verdens første sådan satellit blev lanceret i Kina. Rocket lange march-2D lanceret den 16. august 2016 med kosmodrom Tszyu-Quan. 600 kg satellit vil være 2 år flue for en sun-synkron bane, højde 310 miles (eller 500 km) under "kvante eksperimenter på en kosmisk skala." Omløbsperiode af apparatet omkring Jorden er lig med en og en halv time.

Satellit kvante kommunikation kaldet Micius, eller "Mo-Zi", til ære for den filosof, der levede i det femte århundrede e.Kr. og, som er almindeligt antaget, den første udføres optiske eksperimenter. Forskere vil studere den mekanisme af kvantesammenfiltring og hold kvanteteleportation mellem en satellit og et laboratorium i Tibet.

Sidstnævnte overfører kvantetilstanden af partiklen med en forudbestemt afstand. Til realisering af denne proces brug for et par sammenfiltrede (med andre ord, bundet) partikler, der er i en afstand fra hinanden. Ifølge kvantefysik, er de i stand til at indfange information om status for partneren, selv når du er langt væk fra hinanden. Det er muligt at påvirke partiklen, som er beliggende i det ydre rum, arbejder på sin partner, som er næste i laboratoriet.

Satellitten vil skabe to sammenfiltrede fotoner og sende dem til Jorden. Hvis forsøget lykkes, vil det markere begyndelsen på en ny æra. Snesevis af disse satellitter vil være i stand til ikke blot at give allestedsnærværende kvante internettet, men også kvante kommunikation i rummet til fremtidige bosættelser på Mars og på Månen.

Hvorfor har vi brug sådanne kammerater

Men hvorfor har vi brug for en satellit kvante kommunikation? Er de eksisterende konventionelle satellitter er ikke nok? Det faktum, at disse satellitter ikke vil erstatte rutine. Princippet om quantum kommunikation er at kode og beskytte eksisterende konventionelle datakanaler. Med dens hjælp, for eksempel, giver allerede sikkerhed under parlamentsvalget i 2007 i Schweiz.

Non-profit forskningsorganisation Battelle Memorial Institute, udfører udvekslingen af oplysninger mellem de kontorer i USA (Ohio) og i Irland (Dublin) ved hjælp af kvante entanglement. Dens princip er baseret på adfærd fotoner - de fundamentale partikler af lys. Med deres hjælp, er information kodet og sendt til destinationen. Teoretisk, selv de mest præcise forsøg på at blande sig, efterlade et mærke. Quantum ændring tager kraft straks, og hackeren forsøgte at modtage en meningsløs tegnsæt. Derfor vil alle data overføres via kommunikationskanaler, er det umuligt at aflytte eller kopiere.

Satellitten vil hjælpe forskerne til at teste fordelingsnøgle mellem jordstationen og satellitten selv.

Quantum kommunikation i Kina vil blive gennemført gennem fiberoptiske kabler, en samlet længde på 2 tusind. Km og kombinere 4 byer fra Shanghai til Beijing. Serie fotoner på ubestemt tid kan ikke overføres, og jo større afstand mellem stationerne, jo større er chancen for, at oplysningerne vil blive beskadiget.

Efter at have gået et stykke, det dæmper signalet, og forskerne, for at opretholde en korrekt overførsel af data, har brug for en måde at signalere opdatering efter hver 100 km. I kablerne opnås ved hjælp af afprøvede komponenter, som analyserer nøglen kopieres til de nye fotoner og går videre.

Lidt historie

I 1984, Jean Brassard af Montreal Universitet og Charles Bennett fra IBM foreslog, at fotoner kan bruges i kryptografi til sikker grundlæggende kanal. De foreslog en enkel ordning for omfordeling af kvante kryptografiske nøgler, som blev opkaldt BB84.

Denne ordning bruger kvante kanal over hvilken information overføres mellem to brugere i form af polariserede kvantetilstande. Overhører deres hacker kan forsøge at måle fotonerne, men han kan ikke gøre det, som nævnt ovenfor, ikke gøre dem forvrængning. I 1989 har det Forskningscenter IBM Brassard og Bennett skabt verdens første fungerende kvante kryptografisk system.

Hvad er i optisk kvante kryptografisk system (COX)

Grundlæggende tehharakteristiki KOKS (fejlprocent, datahastighed, etc.) defineres med parameter kanaldannende elementer, som danner en sende- og målte kvantetilstande. Typisk KOKS består i at modtage og transmittere dele, som er forbundet transmissionskanal.

Strålingskilder er inddelt i 3 klasser:

• lasere;
• microlasers;
• lysemitterende dioder.

Til optisk signaltransmission medium anvendes som et fiberoptisk lysdioder, kombineret i kabler af forskellig udformning.

Natur hemmeligholdelse kvante kommunikation

Passerer fra signaler, hvori den transmitterede information er kodet impulser med tusindvis af fotoner til de signaler, hvori en puls i gennemsnit de har mindre end enhed kvantelove bliver effektive. Det er brugen af disse love til den klassiske kryptografi gør det muligt at nå privatliv.

Usikkerhedsprincippet Heisenberg anvendes i kvante-kryptografisk indretninger og på grund af det, at ethvert forsøg på at ændre i kvantesystemet foretage ændringer, og dannelse som følge af en sådan måling, er den modtagende side bestemt som en falsk.

Er kvantekryptografi 100% garanti mod indbrud?

I teorien giver det, men tekniske løsninger er ikke helt pålidelig. Hackere er begyndt anvendelse af en laserstråle, hvorved de blænder quantum detektorer, hvorefter de ophører med at svare kvanteegenskaber fotoner. Nogle gange bruges multi-foton kilder, og angriberne kan få mulighed for at passere en af dem og måle identiske.