Cyfathrebu cwantwm ar waith - disgrifiad, nodweddion a ffeithiau diddorol

ffiseg cwantwm yn cynnig ffordd hollol newydd i ddiogelu gwybodaeth. Pam ei fod angen, ac eithrio yn awr nid oes modd i adeiladu sianel cyfathrebu diogel? Wrth gwrs, gallwch. Ond mae cyfrifiaduron cwantwm yn cael eu creu, ac o bryd pan fyddant yn hollbresennol, algorithmau amgryptio modern yn ddiwerth, gan y gall cyfrifiaduron pwerus hyn yn eu crac mewn eiliad. cyfathrebu Quantum yn eich galluogi i amgryptio gwybodaeth gan ddefnyddio ffotonau - y gronynnau sylfaenol.

Mae'r cyfrifiaduron, mynediad i'r sianel cwantwm, un ffordd neu'r llall, bydd yn newid y sefyllfa bresennol y ffoton. Ac yr ymgais i gael gwybodaeth gan arwain at ddifrod. Mae cyflymder trosglwyddo data, wrth gwrs, yn is o'i gymharu â sianeli sy'n bodoli ar hyn o bryd eraill, megis gwasanaeth ffôn. Ond mae cyfathrebu cwantwm yn darparu lefel llawer uwch o ddiogelwch. Mae hyn, wrth gwrs, yn fantais fawr iawn. Yn enwedig yn y byd sydd ohoni, lle mae troseddau seiber yn cynyddu o ddydd i ddydd.

cyfathrebu cwantwm ar gyfer y "dymis"

Pan fydd colomen wedi cael ei ddisodli gan telegraff, yn ei dro, yn lle'r telegraff radio. Wrth gwrs, y mae heddiw, heb fynd yn unrhyw le, ond roedd technolegau modern eraill. Dim ond ddegawd yn ôl, nid oedd y Rhyngrwyd yn eang fel y maent heddiw, a gallai mynediad iddo fynd yn eithaf anodd - roedd yn rhaid i fynd i glybiau y rhyngrwyd, i brynu cardiau yn ddrud iawn, ac ati Heddiw, nid ydym yn byw awr sengl, ac yn edrych ymlaen at y Rhyngrwyd am ddim .. 5G.

Ond unwaith, ni fydd y safon cyfathrebu newydd yn datrys y problemau yn awr yn wynebu'r sefydliad o gyfnewid data gan ddefnyddio'r Rhyngrwyd, yn derbyn data gan y lloerennau yr aneddiadau ar blanedau eraill, ac yn y blaen .. Rhaid i'r holl wybodaeth hon yn cael ei diogelu. A threfnu ei fod, gallwch ddefnyddio'r entanglement hyn a elwir yn cwantwm.

Beth yw cyfathrebu cwantwm? Ar gyfer y "dymis" eglura ffenomen hon fel cysylltiad o wahanol nodweddion cwantwm. Mae'n parhau hyd yn oed pan gronynnau yn cael eu gwahanu oddi wrth ei gilydd gan bellter mawr. Amgryptio a drosglwyddir drwy ddefnyddio allwedd clymu cwantwm, nid yw'n darparu unrhyw hacwyr gwybodaeth werthfawr, sy'n ceisio i ryng-gipio ef. Mae pob maent yn ei gael - mae'n y rhifau eraill fel y wladwriaeth system ar gyfer ymyrraeth allanol, bydd yn cael ei newid.

Ond i greu'r byd wedi methu system drawsyrru data, gan mai dim ond ychydig o ddegau o gilomedrau, y signal pylu. Bydd y lloeren, a lansiwyd yn 2016, yn helpu i weithredu'r cynllun pellter trosglwyddo allweddol cwantwm yn fwy na 7 mil. Km.

Mae'r ymdrechion llwyddiannus cyntaf i ddefnyddio'r cysylltiad newydd

Mae'r protocol cyntaf o cryptograffeg cwantwm Derbyniwyd yn 1984. Heddiw, y dechnoleg hon wedi cael ei ddefnyddio'n llwyddiannus yn y sector bancio. Dechreuodd cwmnïau adnabyddus cynnig eu cryptosystem.

cyswllt cyfathrebu cwantwm yn cael ei ar gebl ffibr optig safonol. Yn sianel ddiogel cyntaf Rwsia cafodd ei gwasgu rhwng adrannau "Gazpromabanka" yn New Cheryomushki a siafft Fuwch. Cyfanswm hyd yn 30.6 km, gwallau trosglwyddo yn digwydd allweddol, ond mae eu canran yn fach iawn - dim ond 5%.

Lansiodd Tsieina cwantwm lloeren gyfathrebu

lloeren o'r fath cyntaf yn y byd ei lansio yn Tsieina. Lansio Roced Long Mawrth-2D ar Awst 16 o 2016, gyda'r cosmodrome Tszyu-Quan. Bydd 600 kg lloeren fod yn 2 flwydd oed hedfan i orbit haul-cydamserol, uchder 310 milltir (neu 500 km) o dan y "arbrofion cwantwm ar raddfa cosmig." cyfnod Cylchrediad y cyfarpar o amgylch y Ddaear yn hafal i awr a hanner.

Lloeren cyfathrebu cwantwm o'r enw Micius, neu "Mo-Zi", er anrhydedd yr athronydd, a oedd yn byw yn y V ganrif OC ac, fel y credir yn gyffredin, y cyntaf a gynhaliwyd arbrofion optegol. Mae gwyddonwyr yn mynd i astudio y mecanwaith o sownd cwantwm a dal teleportation cwantwm rhwng lloeren a labordy yn Nhibet.

Mae'r olaf yn trosglwyddo'r cyflwr cwantwm y gronyn gan pellter a bennwyd ymlaen llaw. I wireddu broses hon, mae angen pâr o maglu (mewn geiriau eraill, yn gysylltiedig) gronynnau sydd ar bellter oddi wrth ei gilydd. Yn ôl ffiseg cwantwm, maent yn gallu dal gwybodaeth am statws y partner, hyd yn oed pan fyddwch yn bell oddi wrth ei gilydd. Mae'n bosibl i ddylanwadu ar y gronynnau, sydd wedi ei leoli yn y gofod dwfn, yn gweithio ar ei phartner, sy'n nesaf yn y labordy.

Bydd y lloeren creu dau ffotonau maglu ac yn eu hanfon at y Ddaear. Os bydd yr arbrawf yn llwyddiannus, bydd yn nodi dechrau cyfnod newydd. Bydd dwsinau o loerennau hyn yn gallu nid yn unig i ddarparu hollbresennol Rhyngrwyd cwantwm, ond hefyd gyfathrebu cwantwm yn y gofod ar gyfer aneddiadau yn y dyfodol ar y blaned Mawrth ac ar y lleuad.

Pam mae angen gymdeithion o'r fath

Ond pam fod angen cyfathrebu cwantwm lloeren ni? Onid yw y lloerennau confensiynol presennol yn ddigon? Mae'r ffaith na fydd lloerennau hyn yn cymryd lle arferol. Mae'r egwyddor o gyfathrebu cwantwm yw amgodio a diogelu sianelau data confensiynol sy'n bodoli eisoes. Gyda'i help, er enghraifft, eisoes yn darparu diogelwch yn ystod yr etholiadau seneddol yn 2007 yn y Swistir.

Sefydliad ymchwil Di-elw Sefydliad Coffa Battelle, yn cynnal cyfnewid gwybodaeth rhwng y swyddfeydd yn yr Unol Daleithiau (Ohio) ac yn Iwerddon (Dulyn) gan ddefnyddio sownd cwantwm. Mae ei egwyddor yn seiliedig ar ymddygiad ffotonau - y gronynnau sylfaenol o olau. Gyda'u cymorth, gwybodaeth yn cael ei amgodio a'i anfon at y gyrchfan. Mewn theori, hyd yn oed yr ymgais fwyaf cywir i ymyrryd, adael marc. newid allweddol Quantum yn dod i rym ar unwaith, ac yn rhoi cynnig ar y haciwr i dderbyn set nodau ddiystyr. Felly, bydd yr holl ddata yn cael ei drosglwyddo drwy'r sianelau cyfathrebu, nid oes modd i ryng-gipio neu gopi.

Bydd y lloeren yn helpu gwyddonwyr i brofi dosbarthiad allweddol rhwng yr orsaf daear a lloeren ei hun.

Bydd cyfathrebu cwantwm yn Tsieina yn cael eu gweithredu drwy geblau ffibr optig, hyd cyfanswm o 2 mil. Km a chyfuno 4 ddinasoedd o Shanghai i Beijing. ffotonau Cyfres am gyfnod amhenodol ni ellir ei drosglwyddo, ac y mwyaf yw'r pellter rhwng y gorsafoedd, y mwyaf yw'r siawns y bydd y wybodaeth yn cael ei niweidio.

Ar ôl mynd gryn bellter, mae'n attenuates y signal, a gwyddonwyr, er mwyn cynnal trosglwyddo cywir o ddata, mae angen ffordd i ddangos y diweddariad ar ôl pob 100 km. Yn y ceblau yn cael ei gyflawni drwy ddefnyddio cydrannau profedig, sy'n dadansoddi allweddol yn cael ei gopïo i'r ffotonau newydd ac yn mynd ymhellach.

Hanes Ychydig

Yn 1984, awgrymodd Jean Brassard Prifysgol Montreal a Charles Bennett o IBM y gellir ffotonau eu defnyddio mewn cryptograffeg ar gyfer sianel sylfaenol diogel. Maent yn cynnig cynllun syml o ailddosbarthu o allweddi cryptograffig cwantwm, a enwyd BB84.

Mae'r cynllun hwn yn defnyddio'r sianel cwantwm y mae gwybodaeth yn cael ei throsglwyddo rhwng dau ddefnyddiwr ar ffurf wladwriaethau cwantwm polar. Overhears gall eu haciwr geisio mesur y ffotonau, ond ni all wneud hynny, fel y nodwyd uchod, nid yw'n gwneud ystumio iddynt. Yn 1989, mae Canolfan Ymchwil IBM Brassard a Bennett wedi creu system cryptographic cwantwm gwaith cyntaf y byd.

Beth sydd yn cwantwm optical system cryptographic (COX)

COKE tehharakteristiki Sylfaenol (cyfradd camgymeriadau, cyfradd data, ac ati) yn cael eu diffinio gan paramedrau sianel ffurfio elfennau sy'n ffurfio trosglwyddo a gwladwriaethau cwantwm fesur. Yn nodweddiadol COKE cynnwys derbyn a throsglwyddo rhannau sydd wedi eu cysylltu sianel darlledu.

Ffynonellau ymbelydredd yn cael eu rhannu'n 3 dosbarth:

• laserau;
• microlasers;
• deuodau sy'n allyrru golau.

Ar gyfer signal optegol canolig trosglwyddo yn cael ei ddefnyddio fel ffibr optig LEDs, cyfuno mewn ceblau o ddyluniad gwahanol.

Natur cyfathrebu cwantwm cyfrinachedd

Pasio o signalau y mae'r wybodaeth a drosglwyddir yn encoded corbys gyda miloedd o ffotonau i'r signalau lle mae un curiad, ar gyfartaledd, mae ganddynt lai na ddeddfau cwantwm undod yn dod yn effeithiol. Mae'n defnyddio'r deddfau hyn i'r cryptograffeg clasurol yn caniatáu i gyrraedd preifatrwydd.

Ansicrwydd Egwyddor defnyddio Heisenberg mewn dyfeisiau cwantwm-cryptographic ac oherwydd hynny, mae unrhyw ymgais i newid yn y system cwantwm gwneud newidiadau iddo, a ffurfio o ganlyniad i fesur o'r fath, yr ochr sy'n derbyn yn cael ei bennu fel ffug.

A yw cryptograffeg cwantwm 100% gwarant yn erbyn bwrgleriaeth?

Yn ddamcaniaethol, mae'n rhoi, ond nid yw atebion technegol yn gwbl ddibynadwy. Hacwyr wedi dechrau defnyddio pelydr laser, y maent yn syfrdanu synwyryddion cwantwm, ar ôl y maent yn peidio i ymateb i priodweddau cwantwm ffotonau. Weithiau defnyddir ffynonellau aml-ffoton, a gall ymosodwyr yn cael y cyfle i basio un ohonynt ac yn mesur yn union.