Kvantna fizika nudi potpuno novonačin zaštite podataka. Zašto je to potrebno, nije li sada moguće postaviti siguran komunikacijski kanal? Naravno, možete. Ali kvantna računala već su stvorena, i čim postanu sveprisutni, moderni algoritmi šifriranja bit će beskorisni, jer ih ova moćna računala mogu slomiti u djeliću sekunde. Kvantna komunikacija omogućuje vam šifriranje informacija pomoću fotona - elementarnih čestica.
Takva računala, dobivši pristup kvantukanal, na ovaj ili onaj način promijenit će trenutno stanje fotona. A pokušaj dobivanja informacija oštetit će ih. Brzina prijenosa informacija je, naravno, niža u usporedbi s drugim trenutno postojećim kanalima, na primjer s telefonskom komunikacijom. Ali kvantna komunikacija pruža puno veću razinu tajnosti. To je, naravno, vrlo velik plus. Pogotovo u današnjem svijetu, kada je cyber kriminal svaki dan u porastu.
Kvantna spojnica za lutke
Jednom davno potisnuta je goluba poštatelegraf je pak zamijenio radio. Naravno, danas to nigdje nije otišlo, ali pojavile su se druge moderne tehnologije. Prije samo deset godina Internet nije bio toliko raširen kao danas i bilo mu je prilično teško dobiti pristup - morali smo ići u internetske klubove, kupiti vrlo skupe kartice itd. Danas ne živimo sat vremena bez Internetu i radujemo se 5G-u.
Ali još jedan novi komunikacijski standard neće riješitizadaci s kojima se sada suočava organizacija razmjene podataka putem Interneta, primanje podataka sa satelita iz naselja na drugim planetima itd. Svi ti podaci moraju biti pouzdano zaštićeni. A to se može organizirati pomoću takozvanog kvantnog zapletanja.
Što je kvantna komunikacija?Jer "lutke" objašnjavaju ovaj fenomen kao vezu između različitih kvantnih karakteristika. Ustraje i kad su čestice međusobno široko razmaknute. Ključ šifriran i prenesen pomoću kvantne zapletenosti neće pružiti nikakve vrijedne informacije napadačima koji ga pokušaju presresti. Sve što će dobiti su drugi brojevi, jer će se stanje sustava, uz vanjsku intervenciju, promijeniti.
Ali stvaranje svjetskog sustava za prijenos podataka nijeuspio, jer je nakon nekoliko desetaka kilometara signal oslabio. Satelit, lansiran 2016. godine, pomoći će u provedbi kvantne sheme prijenosa ključeva na udaljenostima većim od 7000 km.
Prvi uspješni pokušaji korištenja nove veze
Prvi protokol kvantne kriptografije dobiven je 1984. Danas se ova tehnologija uspješno koristi u bankarskom sektoru. Poznate tvrtke nude svoje kriptosustave.
Kvantna komunikacijska linija provodi se nastandardni optički kabel. U Rusiji je prvi zaštićeni kanal postavljen između poslovnica Gazprombanke u Novye Cheryomushki i na Korovyi Val. Ukupna duljina je 30,6 km, pogreške se javljaju tijekom prijenosa ključa, ali njihov postotak je minimalan - samo 5%.
Kina lansirala Quantum Communications Satellite
Prvi takav satelit na svijetu lansiran je godineKina. Raketa Long March-2D lansirana je 16. kolovoza 2016. s kozmodroma Tszyu-Quan. Satelit težak 600 kg letjet će u sunčevoj sinkronoj orbiti s nadmorskom visinom od 310 milja (ili 500 km) dvije godine u sklopu programa Kvantni eksperimenti u svemirskoj ljestvici. Razdoblje rotacije aparata oko Zemlje jednako je satu i pol.
Kvantni komunikacijski satelit naziva se Micius, ili"Mo-Tzu", u čast filozofa koji je živio u 5. stoljeću naše ere. i, kao što se obično vjeruje, prvi je proveo optičke eksperimente. Znanstvenici će proučavati mehanizam kvantne zapletenosti i provesti kvantnu teleportaciju između satelita i laboratorija na Tibetu.
Potonji prenosi kvantno stanje čestice uzadana udaljenost. Da biste proveli ovaj postupak, potreban vam je par zapletenih (drugim riječima, zapletenih) čestica smještenih na udaljenosti jedna od druge. Prema kvantnoj fizici, oni su u stanju uhvatiti informacije o stanju partnera, čak i kad su daleko jedno od drugoga. Odnosno, na česticu koja se nalazi u dalekom svemiru možete utjecati tako što ćete utjecati na njezinog partnera, koji je u blizini, u laboratoriju.
Satelit će stvoriti dva zapletena fotona iposlati ih na Zemlju. Ako je iskustvo uspješno, najavit će početak nove ere. Deseci takvih satelita moći će osigurati ne samo sveprisutnost kvantnog Interneta, već i kvantnu komunikaciju u svemiru za buduća naselja na Marsu i Mjesecu.
Zašto su takvi sateliti potrebni
Ali zašto nam uopće treba kvantni komunikacijski satelit?Nisu li postojeći konvencionalni sateliti dovoljni? Stvar je u tome da ovi sateliti neće zamijeniti konvencionalne. Načelo kvantne komunikacije je šifriranje i zaštita postojećih konvencionalnih kanala za prijenos podataka. Uz njegovu pomoć, na primjer, već je osigurao sigurnost tijekom parlamentarnih izbora 2007. u Švicarskoj.
Neprofitna istraživačka organizacijaBattel Memorial Institute, razmjenjuje informacije između poglavlja u Sjedinjenim Državama (Ohio) i Irskoj (Dublin) koristeći kvantnu zapletenost. Njegov se princip temelji na ponašanju fotona - elementarnih čestica svjetlosti. Uz njihovu pomoć podaci se kodiraju i šalju adresi. U teoriji će i najmanji pokušaj intervencije ostaviti traga. Kvantni ključ promijenit će se odmah, a haker koji pokuša dobiti će besmislen skup znakova. Stoga se svi podaci koji će se prenositi tim komunikacijskim kanalima ne mogu presresti ili kopirati.
Satelit će znanstvenicima pomoći u testiranju distribucije ključeva između zemaljskih stanica i samog satelita.
Provest će se kvantna komunikacija u Kinizahvaljujući optičkim kabelima, ukupne dužine 2 tisuće km i koji povezuju 4 grada od Šangaja do Pekinga. Niz fotona ne može se prenositi beskrajno, a što je veća udaljenost između stanica, veća je vjerojatnost da će informacije biti oštećene.
Nakon prolaska neke udaljenosti, signal blijedi iznanstvenici, kako bi održali točan prijenos informacija, trebaju način za ažuriranje signala na svakih 100 km. U kabelima se to postiže uz pomoć provjerenih čvorova, u kojima se ključ analizira, kopira s novim fotonima i kreće dalje.
Malo povijesti
1984. Brassard J.sa Sveučilišta u Montrealu i Bennett C. iz IBM-a sugerirali su da bi se fotoni mogli koristiti u kriptografiji za stvaranje sigurnog temeljnog kanala. Predložili su jednostavnu shemu za kvantnu preraspodjelu ključeva šifriranja, koja je nazvana BB84.
Ova shema koristi kvantni kanal kroz kojiinformacije između dva korisnika prenose se u obliku polariziranih kvantnih stanja. Haker koji ih prisluškuje može pokušati izmjeriti ove fotone, ali to ne može učiniti, kao što je gore spomenuto, bez unošenja izobličenja u njih. 1989. godine u IBM-ovom istraživačkom centru Brassard i Bennett stvorili su prvi svjetski radni kvantni kriptografski sustav.
Od čega se sastoji kvantni optički kriptografski sustav (KOKS)
Glavne tehničke karakteristike KOKS (koeficijentpogreške, brzina prijenosa podataka itd.) određuju se parametrima elemenata koji tvore kanal, koji oblikuju, prenose i mjere kvantna stanja. COX se obično sastoji od prijemnog i odašiljačkog dijela koji su povezani prijenosnim kanalom.
Izvori zračenja podijeljeni su u 3 klase:
- laseri;
- mikrolaseri;
- diode koje emitiraju svjetlost.
Za prijenos optičkih signala koriste se optičke LED diode kao medij, kombinirani u kablove različitih izvedbi.
Priroda tajnosti kvantne komunikacije
Prelazeći iz signala u kojima se prenosiinformacije su kodirane u impulsima s tisućama fotona, a kvantni zakoni dolaze u obzir za signale u kojima je u prosjeku jedan impuls manji od jednog. Korištenje ovih zakona s klasičnom kriptografijom omogućuje postizanje tajnosti.
Primjenjuje se Heisenbergov princip nesigurnostiu kvantnim kriptografskim uređajima i zahvaljujući njemu, svaki pokušaj promjene u kvantnom sustavu mijenja ga, a formacija dobivena kao rezultat takvog mjerenja primljena strana određuje kao lažnu.
Da li kvantna kriptografija 100% jamstvo protiv hakiranja?
Teoretski daje, ali tehnička rješenja nepotpuno pouzdan. Napadači su počeli koristiti lasersku zraku, kojom zasljepljuju kvantne detektore, nakon čega prestaju reagirati na kvantna svojstva fotona. Ponekad se koriste višefotonski izvori, a napadači će možda moći preskočiti jedan od njih i izmjeriti identične.
