Kuantum fiziği bilgileri korumanın tamamen yeni bir yolunu sunuyor. Neden gerekli, güvenli bir iletişim kanalı kurmak artık imkansız mı? Tabi ki yapabilirsin. Ancak kuantum bilgisayarlar zaten yaratıldı ve her yerde bulundukları anda, modern şifreleme algoritmaları işe yaramaz olacak, çünkü bu güçlü bilgisayarlar onları bir saniyede kırabilecekler. Kuantum iletişimi, fotonlar - temel parçacıklar kullanarak bilgileri şifrelemenize olanak tanır.
Kuantum kanalına erişim sağlayan bu tür bilgisayarlar, öyle ya da böyle fotonların gerçek durumunu değiştirecektir. Ve bilgi almaya çalışmak onu bozar. Bilgi aktarım hızı, elbette, örneğin telefon iletişimi gibi mevcut diğer kanallardan daha düşüktür. Ancak kuantum iletişimi çok daha yüksek düzeyde bir gizlilik sağlar. Bu elbette çok büyük bir artı. Özellikle siber suçların her geçen gün arttığı günümüz dünyasında.
Aptallar için kuantum iletişimi
Güvercin postasının yerini telgraf aldığında, telgrafın yerini radyo aldı. Tabii ki, bugün ortadan kalkmadı, ancak diğer modern teknolojiler ortaya çıktı. Sadece on yıl önce, İnternet bugün olduğu kadar yaygın değildi ve ona erişmek oldukça zordu - İnternet kulüplerine gitmeniz, çok pahalı kartlar satın almanız vb. İnternet olmadan bir saat ve 5G'yi dört gözle bekliyoruz.
Ancak bir sonraki yeni iletişim standardı, internet üzerinden veri alışverişi organizasyonunun, diğer gezegenlerdeki yerleşim yerlerinden uydulardan veri alınmasının vs. karşı karşıya olduğu sorunları çözmeyecek. Tüm bu veriler güvenli bir şekilde korunmalıdır. Ve bu, sözde kuantum dolaşıklığı kullanılarak organize edilebilir.
Kuantum bağı nedir? "Aptallar" için bu fenomen, farklı kuantum özelliklerinin bir bağlantısı olarak açıklanır. Parçacıklar birbirinden büyük bir mesafe ile ayrıldığında bile korunur. Kuantum dolaşıklığı kullanılarak şifrelenen ve iletilen anahtar, onu ele geçirmeye çalışan krakerlere herhangi bir değerli bilgi sağlamayacaktır. Dışarıdan müdahale ile sistemin durumu değişeceğinden, alacakları tek şey diğer sayılardır.
Ancak dünya çapında bir veri iletim sistemi oluşturmak mümkün değildi çünkü birkaç on kilometre sonra sinyal azaldı. 2016 yılında fırlatılan uydu, 7.000 km'den fazla mesafelerde bir kuantum anahtar aktarım şemasının uygulanmasına yardımcı olacak.
Yeni bağlantıyı kullanmaya yönelik ilk başarılı denemeler
İlk kuantum kriptografi protokolü 1984'te elde edildid) Günümüzde bu teknoloji bankacılık sektöründe başarıyla kullanılmaktadır. Tanınmış şirketler kendi oluşturdukları kripto sistemleri sunar.
Kuantum iletişim hattı, standart bir fiber optik kablo üzerinde gerçekleştirilir. Rusya'da Gazprombank'ın Novye Cheryomushki'deki şubeleri ile Korovy Val'deki ilk güvenli kanal döşendi. Toplam uzunluk 30,6 km, anahtar iletimi sırasında hatalar meydana geliyor, ancak yüzdeleri minimum - sadece %5.
Çin kuantum iletişim uydusunu fırlattı
Dünyanın bu türden ilk uydusu Çin'de fırlatıldı. Uzun Yürüyüş-2D roketi, 16 Ağustos 2016'da Jiu Quan fırlatma alanından fırlatıldı. 600 kg ağırlığındaki bir uydu, "Kozmik Ölçekte Kuantum Deneyleri" programının bir parçası olarak, 310 mil (veya 500 km) yükseklikte, güneş uyumlu bir yörüngede 2 yıl boyunca uçacak. Cihazın Dünya etrafındaki dönüş süresi bir buçuk saattir.
Kuantum iletişim uydusunun adı Micius veya MS 5. yüzyılda yaşamış bir filozofun anısına "Mo-Tzu". ve yaygın olarak inanıldığı gibi, optik deneyler yapan ilk kişidir. Bilim adamları, kuantum dolaşıklık mekanizmasını inceleyecek ve Tibet'teki bir uydu ile bir laboratuvar arasında kuantum ışınlama gerçekleştirecekler.
Sonuncusu parçacığın kuantum durumunu belirli bir mesafeye iletir. Bu işlemi uygulamak için birbirinden uzakta bulunan bir çift dolaşmış (başka bir deyişle bağlantılı) parçacık gereklidir. Kuantum fiziğine göre, birbirlerinden uzakta olsalar bile bir partnerin durumu hakkında bilgi edinebilirler. yani sağlayabilirsinderin uzayda bulunan bir parçacık üzerinde, laboratuvarda yakındaki eşini etkileyen etki.
Uydu iki dolaşık foton oluşturacak ve onları Dünya'ya gönderecek. Deneyim başarılı olursa, yeni bir dönemin başlangıcı olacaktır. Bu tür düzinelerce uydu, yalnızca kuantum internetin her yerde bulunmasını sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda Mars ve Ay'da gelecekteki yerleşimler için uzayda kuantum iletişimini de sağlayabilir.
Neden böyle uydulara ihtiyacımız var
Fakat neden bir kuantum iletişim uydusuna ihtiyaç var? Halihazırda var olan geleneksel uydular yeterli değil mi? Gerçek şu ki, bu uydular normal uyduların yerini almayacak. Kuantum iletişiminin ilkesi, mevcut geleneksel veri iletim kanallarını kodlamak ve korumaktır. Örneğin, İsviçre'de 2007'deki parlamento seçimleri sırasında güvenlik onun yardımıyla zaten sağlandı.
Kar amacı gütmeyen bir araştırma kuruluşu olan Battelle Memorial Institute, kuantum dolaşıklığı kullanarak ABD (Ohio) ve İrlanda (Dublin) şubeleri arasında bilgi alışverişinde bulunuyor. İlkesi, fotonların - temel ışık parçacıklarının davranışına dayanır. Onların yardımıyla bilgiler kodlanır ve muhataba gönderilir. Teorik olarak, en dikkatli müdahale girişimi bile bir iz bırakacaktır. Kuantum anahtarı hemen değişecek ve bir bilgisayar korsanına teşebbüs eden anlamsız bir karakter seti ile sonuçlanacak. Bu nedenle bu iletişim kanallarından iletilecek tüm veriler ele geçirilemez veya kopyalanamaz.
Uydubilim adamlarının yer istasyonları ve uydunun kendisi arasındaki anahtar dağılımını test etmelerine yardımcı olacak.
Çin'de kuantum iletişimi, Şanghay'dan Pekin'e kadar 4 şehri birleştiren ve toplam uzunluğu 2 bin km olan fiber optik kablolar sayesinde hayata geçirilecek. Bir dizi foton süresiz olarak iletilemez ve istasyonlar arasındaki mesafe ne kadar büyük olursa, bilgilerin bozulma olasılığı o kadar artar.
Belirli bir mesafeden sonra sinyal kaybolur ve bilim adamlarının doğru bilgi iletimini sürdürmek için her 100 km'de bir sinyali güncellemek için bir yola ihtiyaçları vardır. Kablolarda bu, anahtarın analiz edildiği, yeni fotonlar tarafından kopyalandığı ve devam ettiği kanıtlanmış düğümler aracılığıyla gerçekleştirilir.
Biraz tarih
1984'te, Montreal Üniversitesi'nden Brassard J. ve IBM'den Bennet C., güvenli bir temel kanal elde etmek için fotonların kriptografide kullanılabileceğini öne sürdüler. BB84 olarak adlandırılan şifreleme anahtarlarının kuantum yeniden dağıtımı için basit bir şema önerdiler.
Bu şema, bilginin iki kullanıcı arasında polarize kuantum durumları şeklinde iletildiği bir kuantum kanalı kullanır. Gizlice dinleyen bir bilgisayar korsanı bu fotonları ölçmeye çalışabilir, ancak yukarıda bahsedildiği gibi onları bozmadan yapamaz. 1989'da, IBM Araştırma Merkezi'nde Brassard ve Bennet, dünyanın çalışan ilk kuantum şifreleme sistemini yarattı.
Kuantum optik ne işe yarar?kriptografik sistem (KOKS)
COKS'un temel teknik özellikleri (hata oranı, veri aktarım hızı vb.), kuantum durumlarını oluşturan, ileten ve ölçen kanal oluşturan öğelerin parametreleri tarafından belirlenir. Genellikle COKS, bir iletim kanalıyla bağlanan alıcı ve verici parçalardan oluşur.
Radyasyon kaynakları 3 sınıfa ayrılır:
- lazerler;
- mikro lazerler;
- ışık yayan diyotlar.
Optik sinyallerin iletimi için, ortam olarak fiber optik LED'ler kullanılır ve çeşitli tasarımlardaki kablolarda birleştirilir.
Kuantum iletişim gizliliğinin doğası
İletilen bilginin binlerce fotonlu darbelerle kodlandığı sinyallerden, ortalama olarak darbe başına birden az olan sinyallere doğru kuantum yasalarının devreye girdiği sinyaller. Gizliliği sağlayan klasik kriptografi ile bu yasaların kullanılmasıdır.
Heisenberg Belirsizlik İlkesi kuantum kriptografik cihazlarda kullanılır ve bu sayede kuantum sistemini değiştirmeye yönelik her türlü girişimde değişiklik yapılır ve böyle bir ölçümden kaynaklanan oluşum alıcı tarafça yanlış olarak belirlenir.
Kuantum kriptografisi %100 hacklenmeye karşı dayanıklı mı?
Teorik olarak evet, ancak teknik çözümler tamamen güvenilir değil. Saldırganlar, kuantum dedektörlerini kör ettikleri bir lazer ışını kullanmaya başladılar ve ardından yanıt vermeyi bıraktılar.fotonların kuantum özellikleri. Bazen çoklu foton kaynakları kullanılır ve bilgisayar korsanları bunlardan birini atlayıp aynı olanları ölçebilir.
