Sotilaallinen arvostelu

Läpimurto kvanttiviestinnän alalla

9
Läpimurto kvanttiviestinnän alalla


Nykyaikaisissa tietoverkoissa tiedot siirretään valon välähdysvirran muodossa optista kuitua pitkin: jos on salama - yksi, jos ei - nolla. Mutta tällainen tiedonvälitys ei ole turvallista, koska nämä välähdykset voidaan "pikata" melko helposti erityisellä tekniikalla, kun taas vastaanottaja tai lähettäjä ei tiedä, että viesti on siepattu.

Kvanttiviestinnässä fotoneja välitetään tietyissä ryhmissä ja nollia ja ykkösiä kirjoitetaan erityisellä tavalla. Jos joku haluaa siepata kirjeen, hän todennäköisesti tekee sen, mutta ensinnäkin tämä ei jää huomaamatta, ja toiseksi, hän ei todennäköisesti lue tätä viestiä.

Amerikkalainen fyysikko Charles Bennett ja kanadalainen kryptologi Gilles Brassard keksivät ensimmäisen kerran tällaisen algoritmin vuonna 1984. Viisi vuotta myöhemmin algoritmi toteutettiin laboratoriossa - kryptofotonit välitettiin ilman läpi kolmenkymmenen senttimetrin etäisyydellä. Teollisen käytön osalta ensimmäiset ratkaisut ilmestyivät kuitenkin vasta vuosina 2002-2004. Mutta toistaiseksi ne ovat erittäin kalliita nautintoja, joiden hinta on arvioitu satoihin tuhansiin dollareihin. Kvanttiviestintäkanavaa on mahdotonta kuunnella fyysisesti, koska se on ristiriidassa kvanttimekaniikan lakien kanssa.

Samaan aikaan kvanttikanavien yhdistämiseen yhdeksi verkkoksi liittyy suuri ongelma, koska verkon solmuissa rikotaan kvanttia. Tällä hetkellä Euroopan unioni on aloittanut erittäin kunnianhimoisen globaalin kvanttiverkon SECOQC-hankkeen toteuttamisen, mutta siinä kryptofotonit muunnetaan biteiksi ja lähetetään luotettujen verkkosolmujen kautta. Toistaiseksi kvanttiviestintää voidaan käyttää vain kahden kohteen välillä, ja niiden välinen etäisyys ei saa ylittää 200 kilometriä, koska yksittäiset fotonit eivät yksinkertaisesti pääse pitkiä etäisyyksiä. Lisäksi mitä suurempi etäisyys, sitä pienempi tiedonsiirtonopeus, jopa useita satoja bittejä sekunnissa.

Kaikki nykyiset kvanttiviestintää käyttävät asennukset rajoittuvat salausavainten siirtoon, joten hyvin usein kvanttiviestintää kutsutaan "kvanttisalukseksi". Kun objektit ovat saaneet tarvittavat avaimet, ne salaavat tiedot ja välittävät sen verkon kautta. Mutta samaan aikaan salausavaimia on vaihdettava hyvin usein, koska yhteysnopeus pysyy erittäin hitaana.

Herää kysymys: jos kvanttiviestinnässä on niin paljon ongelmia, miksi et voi käyttää avoimia salausohjelmia, kuten PGP, ja tulla toimeen ilman kvantteja? Vastaus on yksinkertainen: tosiasia on, että julkisen avaimen järjestelmien mukavuudesta huolimatta kukaan ei voi taata niiden luotettavuutta. Samaan aikaan suljettujen ohjelmien joukossa on sellaisia, joita on jopa teoriassa mahdotonta murtaa, mutta samalla on välttämätöntä antaa kaikille osapuolille tarvittavat avaimet etukäteen, ja nykyaikaisissa tietokonejärjestelmissä tämä ongelma on lähes mahdotonta ratkaista. ratkaista. Mutta se voidaan ratkaista kvanttiviestinnän avulla: varmistaakseen, että kukaan ei ole siepannut avainta, auttaa fysiikka, ja sillä salatun tiedon saavuttamattomuus on matematiikkaa.

Samalla on syytä mainita, että käsite "ehdoton turvallisuus" ei ole täysin oikea. Kyllä, tehokas tietokonetekniikka ei auta sinua pääsemään turvaluokiteltuihin tietoihin, mutta on olemassa muitakin tapoja, esimerkiksi tietovuotojen sivukanavat, tekniset virheet tai "troijalaiset hyökkäykset".

Fyysikkojen innostus siirtyi teollisuusmiehiin, liikemiehiin ja valtion virastoihin. Nuorille yrityksille, jotka eivät vielä ole kyenneet todella myymään ensimmäisiä kvantti "mustia laatikoita", tarjotaan usean miljoonan dollarin rahoitusta jatkotutkimukseen. Kvanttiviestinnän ideat alkoivat edetä hyvin vakavasti julkisuudessa. Ensimmäiset tässä suhteessa olivat sveitsiläiset, jotka osoittivat kvanttiviestinnän edut vuoden 2007 parlamenttivaaleissa. Ja vaikka todellinen hyöty siitä oli pieni, PR osoittautui aivan loistavaksi, koska Sveitsin ihmiset ovat erittäin vastuussa vaaliprosessista. Siksi oikea ääntenlaskenta on heille tärkeää. Ja kvanttiviestinnän ja vaalitulosten suojaamisen yhteys on hyvin harkittu julkisuustemppu, joka kiinnitti huomion kvanttiviestinnän lisäksi myös Sveitsin tieteen kehitykseen.

Kvanttiviestinnän kehitys jatkuu erittäin intensiivisesti. Ja tämän vuoden toukokuussa ilmestyi tietoa, että kiinalaiset fyysikot onnistuivat lähettämään fotoneja ennätysetäisyydellä 97 kilometriä ulkoilmassa. Kietoutuneiden fotonien siirto suoritettiin laserilla, jonka teho oli 1,3 wattia. Kokeet suoritettiin 4 tuhannen metrin korkeudessa merenpinnan yläpuolella sijaitsevalla järvellä. Suurin ongelma fotonien lähettämisessä niin merkittävällä etäisyydellä liittyi säteen leventämiseen, joten tutkijat käyttivät ylimääräistä ohjauslaseria, jolla vastaanotin ja lähetin säädettiin. Lisäksi fotoneja katosi paitsi säteen leventymisen, myös epätäydellisen optuksen ja ilman turbulenssin vuoksi.

Oli miten oli, 4 tunnin kokeen aikana noin 97 sotkeutunutta fotonia lähetettiin 1100 kilometrin etäisyydelle. Mutta tutkijoiden mukaan fotonihäviöt ovat melko merkityksettömiä, joten on täysin mahdollista olettaa, että lähitulevaisuudessa kvanttiviestintä voidaan suorittaa viestintäsatelliitin ja maa-aseman välillä.

Huomaa, että tutkijat ovat aiemmin tutkineet sotkeutuneiden fotonien siirtymistä, mutta lähetysalue ei ollut suuri - noin kilometri. Syynä tähän on hiukkasten vuorovaikutus leviämisväliaineen kanssa ja sen seurauksena kvanttiominaisuuksien menetys. Kuten näette, ilmansiirto osoittautui tehokkaammaksi.

Muutama päivä kiinalaisen kokeen jälkeen ilmestyi tieto, että eurooppalaiset tutkijat onnistuivat rikkomaan kiinalaisten tutkijoiden ennätyksen lähettämällä sotkeutuneita fotoneja 143 kilometrin etäisyydelle. Sen tekijöiden mukaan kokeilu kesti yli vuoden. Syynä tähän on huono sää. Tiedetään, että kokeet suoritettiin Atlantin valtamerellä Teneriffan ja La Palman saarten välissä. Kuten aikaisemmissakin tutkimuksissa, tiedonsiirto tapahtui kahdella kanavalla - perinteisellä ja kvanttikanavalla.

Nyt on käymässä ilmeiseksi, että kiinalaisten fyysikkojen saavutukset ovat olleet menestyneempiä. Ensimmäistä kertaa tiedemiehet ovat onnistuneet käyttämään kvanttiviestintää tukiaseman ja huomattavalla korkeudella lentävän lentokoneen välillä.

Do228-koneessa, joka lensi 20 kilometrin korkeudessa 300 kilometrin tuntinopeudella, oli fotonien vastaanotin ja lähde (infrapunalaser). Tukiasema käytti optista järjestelmää, joka sisälsi peilijärjestelmän, jossa oli erittäin tarkka käyttö, määrittääkseen lentokoneen suunnan ja sijainnin. Kun kaikki lentokoneen koordinaatit oli määritetty tarkasti, samoin kuin vastaanottimen optinen järjestelmä, asemalaitteisto pystyi määrittämään fotonien polarisaation ja käyttämään tätä tietoa kvanttidatan tulkinnassa.

Viestintäistunto kesti noin 10 minuuttia. Kaikkea lähetettyä tietoa ei kuitenkaan salattu kvanttisalauksella. Kvanttimenetelmällä lähetettiin vain salausavaimia, jotka muuttuivat tietyn kilotavun (noin 10 KB) tiedon jälkeen, joka välitettiin tavanomaisella menetelmällä. Käytettyä avaimensiirtomenetelmää kutsutaan kvanttiavaimen jakamiseksi, joka käyttää erilaisia ​​fotonipolarisaatioita ykkösten ja nollien koodaamiseen.

On myös huomattava, että virheprosentti istunnon aikana ei ylittänyt 5 prosenttia, mitä voidaan pitää suurena menestyksenä kvanttiviestinnän alalla.

Näin ollen voidaan sanoa, että tutkijat ovat onnistuneet pääsemään lähelle kvanttiviestintäjärjestelmän satelliittijärjestelmän luomista. Samalla oletetaan, että tällaisen yhteyden järjestäminen vaatii vielä vähemmän vaivaa, koska sääolosuhteet vaikuttavat suuresti maanpinnan lähellä, mutta pystysuunnassa niiden ei pitäisi olla niin merkittäviä.

Asiantuntijoiden mukaan jos kokeet onnistuvat, kvanttisatelliittiviestinnällä voidaan järjestää tietoturvallinen verkko niiden osavaltioiden suurlähetystöjen välille, joissa tämä tekniikka jo on käytössä.

Samaan aikaan on tietty määrä tutkijoita, jotka uskovat, että sen lisäksi, että kvanttiviestintä pystyy tarjoamaan tehokkaan suojan lähetetylle tiedolle, se ei pysty ratkaisemaan monia muita yhtä tärkeitä ongelmia. Joten Leuvenin katolisen yliopiston professorin Bart Prenelin mukaan ongelmat ovat seuraavat. Ensinnäkin kvanttiviestintää käyttävän lähettäjän on oltava varma, että toisessa päässä on hyvin tarkka vastaanottaja. Siksi on välttämätöntä antaa molemmille osapuolille salainen koodi. Mutta jos tämä on mahdollista pienille, hyvin suunnitelluille ja organisoiduille solmuille, kvanttiviestintää ei voida käyttää massakäytössä. Toiseksi kvanttisalaus ei mahdollista asiakirjojen allekirjoittamista. Kolmanneksi kvanttisalaus ei voi taata jo tallennettujen tietojen suojaa. Itse asiassa nykyaikaisissa tietojärjestelmissä tärkeintä ei ole siirrettyjen tietojen suojaaminen, vaan niiden päätesolmujen suojaaminen, joihin nämä tiedot tallennetaan.

Siksi kvanttisalaus ei ole elinkelpoinen kaupallisessa käytössä vähään aikaan.

Käytetyt materiaalit:
http://www.dailytechinfo.org/infotech/4016-vpervye-realizovana-kvantovaya-svyaz-mezhdu-letyaschim-samoletom-i-nazemnoy-stanciey.html
http://cybersecurity.ru/it/159210.html/
http://rus.ruvr.ru/2012_05_21/75468427/
http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%E2%E0%ED%F2%EE%E2%E0%FF_%E7%E0%EF%F3%F2%E0%ED%ED%EE%F1%F2%FC
Kirjoittaja:
9 Kommentit
Mainos

Tilaa Telegram-kanavamme, säännöllisesti lisätietoja Ukrainan erikoisoperaatiosta, suuri määrä tietoa, videoita, jotain, mikä ei kuulu sivustolle: https://t.me/topwar_official

tiedot
Hyvä lukija, jotta voit jättää kommentteja julkaisuun, sinun on kirjaudu.
  1. vylvyn
    vylvyn 27. syyskuuta 2012 klo 08
    0
    En ymmärtänyt artikkelista, mikä on kvanttiviestinnän etu muihin verrattuna? On toivottavaa lähettää korkealla, missä ilma on ohuempaa ja sillä on vähemmän vaikutusta fotoneihin. Lisäksi tarvitset joukon erittäin tarkkoja peilejä, joissa käytännöllisesti katsoen tarkka-ampuja tähtää vastaanottimeen, plus 5 %:n tiedon menetys, plus säällä on vahva vaikutus ja jotain muuta. On liian aikaista puhua IMHO:n läpimurrosta. Toistaiseksi se on vain yritystä ja erehdystä.
    1. Tirpitz
      Tirpitz 27. syyskuuta 2012 klo 09
      +1
      Päätyö on käynnissä. Joten kiinalaiset ryhtyvät aktiivisesti töihin, ja tulos on varmasti.
    2. Golikov
      Golikov 27. syyskuuta 2012 klo 19
      -1
      Kiinalaisista ja eurooppalaisista - nämä ovat vain viestintävaihtoehtoja.
      Kirjoittaja yritti välittää sen tosiasian merkityksen, että kvanttiviestintää periaatteessa (tunnettuihin fysiikan lakeihin ja organisatoristen toimenpiteiden toteuttamiseen perustuen) ei voida siepata, ja muissa valtioissa kehitetään menetelmiä ja menetelmiä ei- sähkömagneettinen viestintä.
      Toivottavasti näin käy myös meille.
      1. mamba
        mamba 28. syyskuuta 2012 klo 10
        +1
        Lainaus Golikovilta
        muissa osavaltioissa kehitetään ei-sähkömagneettisen viestinnän menetelmiä ja menetelmiä. Toivottavasti näin käy myös meille.

        Vuonna 93 Saratovin tiede- ja tuotantoyhdistys "Inzhekt" kehitti laserin pääkuituoptisille linjoille aallonpituudella 1,3 mikronia. Pietarin tieteellinen tutkimuslaitos "Distant Communication" on kehittänyt kaiken elektroniikan mannertenvälisiä viestintälinjoja varten. Harkov ja Peter valmistivat optisia kaapeleita, mutta maan tuho ja sen johdon sotku hautasivat kaiken tämän ja avasivat tien länsimaisille ja itäisille kilpailijoille.
    3. carbofo
      carbofo 28. syyskuuta 2012 klo 02
      0
      vylvyn,
      Tärkein etu on tietojen sieppaamisen mahdottomuus. Tai ainakin mahdottomuus siepata tietoja huomaamattomasti.
      Yleisesti ottaen aihe on vanha, luin siitä ainakin viisi vuotta sitten.
  2. borisst64
    borisst64 27. syyskuuta 2012 klo 11
    0
    Jos ongelma on tietojen salassapito, kukaan ei ole peruuttanut salausmenetelmää.
  3. Luulen niin
    Luulen niin 28. syyskuuta 2012 klo 00
    0
    Taas yksi tyhjä tieto. Amerikkalaiset käyttivät paljon rahaa merkityksettömään tutkimukseen toivottomalla tavoitteella, ja nyt he haluavat pakottaa muut käyttämään samaa vaivaa tietohyökkäysten avulla. Eikä kukaan tällaisten artikkeleiden kirjoittajien joukossa kysy - mitä vikaa on, jos vihollinen sieppaa viestin? Nykyaikaisilla salausmenetelmillä viestin salauksen purkamiseksi sinun on käytettävä kaikki planeetan (!) nykyaikaisten tietokoneiden voima, ja niiden on toimittava pari tuhatta vuotta. KAIKKI. Mitä järkeä salatun viestin piilottamisessa on? Siinä ei ole mitään järkeä! Joten miksi kaikki meteli? Anna vihollisen mennä väärään ympyrään ... anna hänen käyttää rahaa ja hukata aikaa ...
  4. mamba
    mamba 28. syyskuuta 2012 klo 00
    +5
    Artikkelin on kirjoittanut täydellinen amatööri kvanttielektroniikan alalla, ja se on täynnä monia virheitä ja eksoottisia helmien tasolla olevia formulaatioita.
    Ensimmäisessä kappaleessa kirjoittaja kirjoittaa, että siepattaessa tietoa optisesta kuidusta "vastaanottaja tai lähettäjä ei tiedä, että viesti on siepattu". Mutta toisesta kappaleesta luemme sen "Sitoutuminen ei jää huomaamatta".
    Helmen sijaan "fotonit välittyvät tietyissä ryhmissä" olisi parempi kirjoittaa, että optiset pulssit lähetetään kuidun läpi kvasi-jatkuvassa tilassa toimivasta puolijohdelaserista aallonpituudella 1,3 μm tai 1,55 μm.
    Neuvostoliitossa ensimmäiset kvanttielektroniset moduulit ilmestyivät 80-luvulla. He voisivat työskennellä sekä kuidun että ilman kanssa käyttämällä tietysti tiedon koodausta, mutta jostain syystä kirjoittaja uskoo: "Teolliseen käyttöön ensimmäiset ratkaisut ilmestyivät vasta vuosina 2002-2004."
    Käsittämätön helmi: "Kvanttiviestintäkanavaa on mahdotonta kuunnella fyysisesti, koska se on ristiriidassa kvanttimekaniikan lakien kanssa". Entä kvanttimekaniikka?
    helmi "määrä on rikki verkon solmuissa", tarkoittaa todennäköisesti sitä, että signaalia uudelleenlähetettäessä saattaa esiintyä häiriöitä, jotka vääristävät tietoa.
    "Toistaiseksi kvanttiviestintää voidaan käyttää vain kahden kohteen välillä, ja niiden välinen etäisyys ei saa ylittää 200 kilometriä, koska yksittäiset fotonit eivät yksinkertaisesti pääse pitkiä matkoja." Kirjoittaja ei ilmeisesti tiedä, että kuituoptisia viestintälinjoja (FOCL) on ollut olemassa pitkään ja niistä on tullut mannertenvälisiä 80-luvun lopulta lähtien.
    "Lisäksi mitä suurempi etäisyys, sitä pienempi tiedonsiirtonopeus, jopa useita satoja bittejä sekunnissa.". Tässä tapauksessa Internet ei olisi mahdollinen.
    Ilahdutti kirjailijan toinen helmi "sotkeutunut» fotonit: "Ketkeytyneiden fotonien siirto suoritettiin laserilla, jonka teho oli 1,3 wattia". Tarkoitti luultavasti jatkuvaa IR-laseria, jolla on niin keskimääräinen teho ja ihanteellinen säteen tarkennus, joka lähettää koodattua tietoa puhtaan vuoristoilman läpi.
    Kirjoittaja kutsuu "tieteellisesti" optisen signaalin tavallista vaimennusta, joka johtuu sironnasta ja absorptiosta väliaineessa "kvanttiominaisuuksien menetys". Ehkä valokvantit lakkaavat olemasta oma itsensä?
    Vertaamalla lähetysaluetta ilmassa normaaleissa olosuhteissa ja vuoristossa, kirjoittaja tekee kummallisen johtopäätöksen: "Other-the-air-lähetys osoittautui tehokkaammaksi". Silloin on tehokkaampaa siirtää tietoa laserilla avaruudessa.
    En ole kuullut tiedon koodaamisesta fotonien polarisaatiolla, koska. En ole harrastanut kvanttielektroniikkaa pitkään aikaan. En kuitenkaan usko, että laserit itse pystyvät toimimaan polarisaation viritystilassa. Tämä vaatii muita laitteita.
    Yleensä fysiikan kirjoittaja on lihava kakkonen. kieli Hän muistutti minua samasta kirjailijasta, joka matkattuaan puolijohdetehtaalle kuvaili tyristorien valmistustekniikkaa kutsuen niitä sanasta terrori - terroristeiksi. Ja niin edelleen koko artikkelin ajan, kaksikymmentä kertaa. negatiivinen
  5. pullea
    pullea 28. syyskuuta 2012 klo 00
    +2
    Vielä 90-luvulla ns. "pakettiviestinnässä", tiivistyslaitteisto pakkaa tiedon, salaa sen ZAS:lla ja 1-2 sekunnissa se lähtee televisioon "annoksen" tai "paketin" muodossa. Vastaanotossa käänteinen prosessi (avaimen tunteessa). Ainoa ongelma on "pakkauksen" pieni tilavuus, joten paketteja ajettiin osissa, höyryveturilla jne. "kaiku". Vähän kuin äänitaajuuslennätys, mutta ei sama: yhteys heilui koko pallon ympäri ja ilman lasereita. Muistan, että toisin kuin radiorele, ydinräjähdys katkaisi yhteyden. Ja täällä, kuten kampanja, asiantuntijan kanssa he "ottavat pois" eksoottisia projekteja.
  6. gregor6549
    gregor6549 28. syyskuuta 2012 klo 14
    0
    Ei aivan sekaisin. Viestinnän käyttöä optisella aallonpituusalueella on harjoitettu pitkään ja ei vain sotilasviestintäjärjestelmissä, vaan myös siviilijärjestelmissä. Lisäksi käytetään sekä langatonta viestintää että viestintää valokuitukaapeleiden kautta.
    "Esimerkiksi "Godforgotten" Australiassa on meneillään projekti, jonka puitteissa nopea laajakaistayhteys laajenee lähes jokaiseen kotiin ja yritykseen. (National Broadband Network) Valokuitukaapelit ovat tämän yhteyden perusta. ja missä niiden käyttö on vaikeaa, käytetään langattomia laajakaistayhteyksiä, kuten mikroaaltoja. Ja tarvittaessa viestinnän salaus suoritetaan täysin eri menetelmillä riippumatta siitä, mitä taajuuksia käytetään tiedon siirtämiseen. Joten mikä on artikkelin pointti?
    1. Golikov
      Golikov 3. lokakuuta 2012 klo 19
      +1
      Yritän selittää. On olemassa ilmiö: jos jotain tehdään yhdellä kvantilla, sama tapahtuu toisella.
      Nuo. Luon "ryhmän kvantteja", saat saman (muilla ei ole niitä) - minä annoin sinulle salausavaimen. Ja sitten vanhan kaavan mukaan. Johtuen siitä, että en voi tuottaa 1 Gt.
      Oikea Mamba?