A física quântica oferece uma forma completamente novauma forma de proteger as informações. Por que é necessário, não é possível estabelecer um canal de comunicação seguro agora? Claro que você pode. Mas os computadores quânticos já foram criados e, no momento em que se tornarem onipresentes, os algoritmos de criptografia modernos serão inúteis, uma vez que esses computadores poderosos podem quebrá-los em uma fração de segundo. A comunicação quântica permite criptografar informações usando fótons - partículas elementares.
Esses computadores, tendo obtido acesso ao quantumcanal, de uma forma ou de outra mudará o estado atual dos fótons. E tentar obter informações irá danificá-lo. A velocidade de transferência de informações é, naturalmente, menor em comparação com outros canais existentes, por exemplo, com uma conexão telefônica. Mas a comunicação quântica fornece um nível muito maior de sigilo. Isso, é claro, é uma grande vantagem. Especialmente no mundo de hoje, quando o crime cibernético está aumentando a cada dia.
Acoplamento quântico para manequins
Era uma vez, a correspondência de pombo foi suplantadao telégrafo, por sua vez, suplantou o rádio. Claro, hoje não foi a lugar nenhum, mas outras tecnologias modernas surgiram. Há apenas dez anos, a Internet não era tão difundida como hoje e era muito difícil ter acesso a ela - tínhamos que ir a clubes de Internet, comprar cartões caríssimos etc. Hoje não vivemos uma hora sem a Internet e estamos ansiosos para o 5G.
Mas outro novo padrão de comunicação não resolveráas tarefas que agora enfrentam a organização da troca de dados usando a Internet, recebendo dados de satélites de assentamentos em outros planetas, etc. Todos esses dados devem ser protegidos de forma confiável. E isso pode ser organizado usando o chamado entrelaçamento quântico.
O que é comunicação quântica?Para "dummies", explique este fenômeno como uma conexão entre diferentes características quânticas. Ele persiste mesmo quando as partículas estão muito espaçadas umas das outras. Uma chave criptografada e transmitida usando o entrelaçamento quântico não fornecerá nenhuma informação valiosa aos invasores que tentarem interceptá-la. Eles só receberão outros números, pois o estado do sistema, com intervenção externa, será alterado.
Mas criar um sistema mundial de transmissão de dados não éconseguiu, pois depois de algumas dezenas de quilômetros o sinal foi atenuado. O satélite, lançado em 2016, ajudará a implementar um esquema de transferência de chave quântica em distâncias de mais de 7.000 km.
As primeiras tentativas bem-sucedidas de usar a nova conexão
O primeiro protocolo de criptografia quântica foi obtido em 1984. Hoje, essa tecnologia é usada com sucesso no setor bancário. Empresas conhecidas oferecem seus criptossistemas.
A linha de comunicação quântica é realizada emcabo de fibra ótica padrão. Na Rússia, o primeiro canal protegido foi colocado entre as filiais do Gazprombank em Novye Cheryomushki e no Korovyi Val. O comprimento total é de 30,6 km, erros ocorrem durante a transferência da chave, mas sua porcentagem é mínima - apenas 5%.
China lança satélite de comunicações quânticas
O primeiro satélite do mundo foi lançado emChina. O foguete Long March-2D foi lançado em 16 de agosto de 2016 no cosmódromo Tszyu-Quan. O satélite pesando 600 kg voará em uma órbita sincronizada com o Sol a uma altitude de 310 milhas (ou 500 km) por 2 anos como parte do programa Quantum Experiments on Space Scale. O período de rotação do aparelho em torno da Terra é igual a uma hora e meia.
O satélite de comunicação quântica é chamado Micius, ou"Mo-Tzu", em homenagem ao filósofo que viveu no século V DC. e, como geralmente se acredita, ele foi o primeiro a conduzir experimentos ópticos. Os cientistas vão estudar o mecanismo de emaranhamento quântico e realizar o teletransporte quântico entre um satélite e um laboratório no Tibete.
Este último transfere o estado quântico da partícula paradada distância. Para implementar esse processo, você precisa de um par de partículas emaranhadas (em outras palavras, emaranhadas) localizadas a uma distância uma da outra. De acordo com a física quântica, eles são capazes de capturar informações sobre o estado de um parceiro, mesmo quando estão distantes um do outro. Ou seja, é possível influenciar uma partícula que está em um espaço distante influenciando seu parceiro, que está próximo, no laboratório.
O satélite criará dois fótons emaranhados eenvie-os para a Terra. Se a experiência for bem-sucedida, será o início de uma nova era. Dezenas desses satélites serão capazes não apenas de garantir a onipresença da Internet quântica, mas também a comunicação quântica no espaço para futuros assentamentos em Marte e na Lua.
Por que esses satélites são necessários
Mas por que precisamos de um satélite de comunicação quântica?Os satélites convencionais existentes não são suficientes? A questão é que esses satélites não substituirão os convencionais. O princípio da comunicação quântica é criptografar e proteger os canais convencionais de transmissão de dados existentes. Com a sua ajuda, por exemplo, a segurança já estava garantida durante as eleições parlamentares de 2007 na Suíça.
Organização de pesquisa sem fins lucrativosBattel Memorial Institute, troca informações entre capítulos nos Estados Unidos (Ohio) e Irlanda (Dublin) usando emaranhamento quântico. Seu princípio é baseado no comportamento dos fótons - partículas elementares de luz. Com a ajuda deles, as informações são codificadas e enviadas ao destinatário. Em teoria, mesmo a menor tentativa de intervenção deixará uma marca. A chave quântica mudará imediatamente e o hacker que tentar obterá um conjunto de caracteres sem sentido. Portanto, todos os dados que serão transmitidos por meio desses canais de comunicação não podem ser interceptados ou copiados.
O satélite ajudará os cientistas a testar a distribuição principal entre as estações terrestres e o próprio satélite.
A comunicação quântica na China será implementadagraças aos cabos de fibra ótica, com extensão total de 2 mil km e que conecta 4 cidades de Xangai a Pequim. Uma série de fótons não pode ser transmitida indefinidamente e, quanto maior a distância entre as estações, maior a chance de que a informação seja danificada.
Depois de passar alguma distância, o sinal enfraquece, eos cientistas, para manter a transmissão correta das informações, precisam de uma forma de atualizar o sinal a cada 100 km. Nos cabos, isso é feito com a ajuda de nós comprovados, nos quais a chave é analisada, copiada com novos fótons e segue em frente.
Um pouco de história
Em 1984, Brassard J.da Universidade de Montreal e Bennett C. da IBM sugeriram que os fótons poderiam ser usados na criptografia para gerar um canal fundamental seguro. Eles propuseram um esquema simples para a redistribuição quântica de chaves de criptografia, que foi denominado BB84.
Este esquema usa um canal quântico através do qualas informações entre dois usuários são transmitidas na forma de estados quânticos polarizados. Um hacker que os escute pode tentar medir esses fótons, mas não pode fazer isso, como mencionado acima, sem introduzir distorções neles. Em 1989, no IBM Research Center, Brassard e Bennett criaram o primeiro sistema criptográfico quântico funcional do mundo.
Em que consiste um sistema criptográfico óptico quântico (KOKS)
Principais características técnicas do KOKS (coeficienteerros, taxa de transmissão de dados, etc.) são determinados pelos parâmetros dos elementos que formam o canal, que formam, transmitem e medem estados quânticos. Normalmente, o COX consiste em uma parte receptora e transmissora, que são conectadas por um canal de transmissão.
As fontes de radiação são divididas em 3 classes:
- lasers;
- microlasers;
- diodos emissores de luz.
Para transmitir sinais ópticos, LEDs de fibra óptica são usados como meio, combinados em cabos de diferentes designs.
A natureza do segredo da comunicação quântica
Continuando a partir de sinais em que o transmitidoa informação é codificada em pulsos com milhares de fótons, e as leis quânticas entram em ação para sinais nos quais, em média, um pulso é menor que um. É o uso dessas leis com a criptografia clássica que permite que o sigilo seja alcançado.
O Princípio da Incerteza de Heisenberg se aplicaem dispositivos criptográficos quânticos e, graças a eles, qualquer tentativa de mudança em um sistema quântico faz mudanças nele, e a formação obtida como resultado de tal medição é determinada pelo lado recebido como falsa.
O Quantum Cryptography é 100% garantido contra hackers?
Teoricamente dá, mas as soluções técnicas não sãototalmente confiável. Os invasores começaram a usar um feixe de laser com o qual cegam os detectores quânticos, depois do qual eles param de responder às propriedades quânticas dos fótons. Às vezes, fontes multifotônicas são usadas e os invasores podem ignorar uma delas e medir as idênticas.
