Fizika kuantike ofron një mënyrë krejtësisht të re për të mbrojtur informacionin. Pse është e nevojshme, a është tani e pamundur të vendosësh një kanal komunikimi të sigurt? Natyrisht ju mund të. Por kompjuterët kuantikë tashmë janë krijuar dhe në momentin që ata bëhen të kudondodhur, algoritmet moderne të enkriptimit do të jenë të padobishme, pasi këta kompjuterë të fuqishëm do të jenë në gjendje t'i thyejnë ato në një pjesë të sekondës. Komunikimi kuantik ju lejon të kriptoni informacionin duke përdorur fotone - grimcat elementare.
Kompjuterë të tillë, pasi kanë fituar akses në kanalin kuantik, në një mënyrë ose në një tjetër do të ndryshojnë gjendjen reale të fotoneve. Dhe përpjekja për të marrë informacion do ta korruptojë atë. Shpejtësia e transferimit të informacionit është, natyrisht, më e ulët se sa me kanalet e tjera ekzistuese aktualisht, për shembull, me komunikimet telefonike. Por komunikimi kuantik siguron një nivel shumë më të madh të fshehtësisë. Ky, natyrisht, është një plus shumë i madh. Sidomos në botën e sotme ku krimi kibernetik është në rritje çdo ditë.
Komunikimi kuantik për dummies
Pasi posta e pëllumbave u zëvendësua nga telegrafi, nga ana tjetër, telegrafi u zëvendësua nga radio. Sigurisht, sot nuk është zhdukur, por janë shfaqur teknologji të tjera moderne. Vetëm dhjetë vjet më parë, interneti nuk ishte aq i përhapur sa është sot, dhe ishte mjaft e vështirë për të hyrë në të - duhej të shkoje në klube interneti, të blije karta shumë të shtrenjta, etj. Sot, ne nuk jetojmë një orë pa internet dhe ne mezi presim 5G.
Por standardi i ri i ardhshëm i komunikimit nuk do të zgjidhë problemet me të cilat po përballet tani organizimi i shkëmbimit të të dhënave duke përdorur internetin, marrjen e të dhënave nga satelitët nga vendbanimet në planetë të tjerë, etj. Të gjitha këto të dhëna duhet të mbrohen në mënyrë të sigurt. Dhe kjo mund të organizohet duke përdorur të ashtuquajturën ndërthurje kuantike.
Çfarë është një lidhje kuantike? Për "dummies" ky fenomen shpjegohet si një lidhje e karakteristikave të ndryshme kuantike. Ruhet edhe kur grimcat janë të ndara nga njëra-tjetra me një distancë të madhe. I koduar dhe i transmetuar duke përdorur ngatërrim kuantik, çelësi nuk do t'u japë ndonjë informacion të vlefshëm krisurave që përpiqen ta kapin atë. Gjithçka që ata do të marrin janë numra të tjerë, pasi gjendja e sistemit, me ndërhyrje të jashtme, do të ndryshojë.
Por nuk ishte e mundur të krijohej një sistem i transmetimit të të dhënave në mbarë botën, sepse pas disa dhjetëra kilometrash sinjali u zbeh. Sateliti, i lëshuar në 2016, do të ndihmojë në zbatimin e një skeme kuantike të transferimit të çelësave në distanca prej më shumë se 7000 km.
Përpjekjet e para të suksesshme për të përdorur lidhjen e re
Protokolli i parë i kriptografisë kuantike u mor në vitin 1984d) Sot kjo teknologji përdoret me sukses në sektorin bankar. Kompanitë e njohura ofrojnë kriptosisteme që kanë krijuar.
Linja kuantike e komunikimit kryhet në një kabllo standarde me fibër optike. Në Rusi, kanali i parë i sigurt u vendos midis degëve të Gazprombank në Novye Cheryomushki dhe në Korovy Val. Gjatësia totale është 30,6 km, gabimet ndodhin gjatë transmetimit të çelësit, por përqindja e tyre është minimale - vetëm 5%.
Kina lëshon satelitin kuantik të komunikimit
Sateliti i parë i tillë në botë u lëshua në Kinë. Raketa Long March-2D u lëshua në 16 gusht 2016 nga vendi i lëshimit Jiu Quan. Një satelit me peshë 600 kg do të fluturojë për 2 vjet në një orbitë sinkrone me diellin, 310 milje (ose 500 km) të lartë si pjesë e programit "Eksperimentet kuantike në një shkallë kozmike". Periudha e rrotullimit të pajisjes rreth Tokës është një orë e gjysmë.
Sateliti i komunikimit kuantik quhet Micius, ose "Mo-Tzu", sipas një filozofi që jetoi në shekullin e 5-të pas Krishtit. dhe, siç besohet zakonisht, i pari që kreu eksperimente optike. Shkencëtarët do të studiojnë mekanizmin e ndërthurjes kuantike dhe do të kryejnë teleportim kuantik midis një sateliti dhe një laboratori në Tibet.
Kjo e fundit transmeton gjendjen kuantike të grimcës në një distancë të caktuar. Për të zbatuar këtë proces, nevojiten një palë grimcash të ngatërruara (me fjalë të tjera, të lidhura) të vendosura në një distancë nga njëra-tjetra. Sipas fizikës kuantike, ata janë në gjendje të kapin informacione për gjendjen e një partneri, edhe kur ata janë larg njëri-tjetrit. Kjo është, ju mund të siguronindikim në një grimcë që është në hapësirë të thellë, duke prekur partnerin e saj, i cili është afër, në laborator.
Sateliti do të krijojë dy fotone të ngatërruar dhe do t'i dërgojë ato në Tokë. Nëse përvoja është e suksesshme, do të shënojë fillimin e një epoke të re. Dhjetra satelitë të tillë jo vetëm që mund të siguronin gjithëpërfshirjen e internetit kuantike, por edhe komunikime kuantike në hapësirë për vendbanimet e ardhshme në Mars dhe Hënë.
Pse na duhen satelitë të tillë
Por pse duhet edhe një satelit kuantik komunikimi? A nuk janë të mjaftueshëm satelitët konvencionalë që ekzistojnë tashmë? Fakti është se këta satelitë nuk do të zëvendësojnë ato të zakonshmet. Parimi i komunikimit kuantik është të kodojë dhe mbrojë kanalet ekzistuese konvencionale të transmetimit të të dhënave. Me ndihmën e saj, për shembull, siguria ishte siguruar tashmë gjatë zgjedhjeve parlamentare në 2007 në Zvicër.
Instituti Battelle Memorial, një organizatë kërkimore jofitimprurëse, shkëmben informacione midis kapitujve në SHBA (Ohio) dhe Irlandë (Dublin) duke përdorur ngatërrim kuantik. Parimi i tij bazohet në sjelljen e fotoneve - grimcave elementare të dritës. Me ndihmën e tyre, informacioni kodohet dhe dërgohet te adresuesi. Teorikisht, edhe përpjekja më e kujdesshme për ndërhyrje do të lërë gjurmë. Çelësi kuantik do të ndryshojë menjëherë dhe një haker i tentuar do të përfundojë me një grup karakteresh të pakuptimtë. Prandaj, të gjitha të dhënat që do të transmetohen përmes këtyre kanaleve të komunikimit nuk mund të përgjohen apo kopjohen.
Satelitdo t'i ndihmojë shkencëtarët të testojnë shpërndarjen e çelësave midis stacioneve tokësore dhe vetë satelitit.
Komunikimi kuantik në Kinë do të zbatohet falë kabllove me fibra optike me një gjatësi totale prej 2 mijë km dhe që bashkojnë 4 qytete nga Shangai në Pekin. Seritë e fotoneve nuk mund të transmetohen pafundësisht dhe sa më e madhe të jetë distanca ndërmjet stacioneve, aq më e madhe është mundësia që informacioni të korruptohet.
Pas një distancë të caktuar, sinjali zbehet dhe shkencëtarët kanë nevojë për një mënyrë për të përditësuar sinjalin çdo 100 km në mënyrë që të ruajnë transmetimin e saktë të informacionit. Në kabllo, kjo arrihet përmes nyjeve të provuara, ku çelësi analizohet, kopjohet nga fotone të rinj dhe vazhdon.
Pak histori
Në vitin 1984, Brassard J. i Universitetit të Montrealit dhe Bennet C. i IBM sugjeruan që fotonet mund të përdoren në kriptografi për të marrë një kanal themelor të sigurt. Ata propozuan një skemë të thjeshtë për rishpërndarjen kuantike të çelësave të enkriptimit, e cila u quajt BB84.
Kjo skemë përdor një kanal kuantik përmes të cilit informacioni transmetohet midis dy përdoruesve në formën e gjendjeve kuantike të polarizuara. Një haker përgjues mund të përpiqet të masë këto fotone, por ai nuk mund ta bëjë këtë, siç u përmend më lart, pa i shtrembëruar ato. Në vitin 1989, në Qendrën Kërkimore IBM, Brassard dhe Bennet krijuan sistemin e parë kriptografik kuantik që funksionon në botë.
Çfarë bën një optike kuantikesistemi kriptografik (KOKS)
Karakteristikat kryesore teknike të COKS (shkalla e gabimit, shpejtësia e transferimit të të dhënave, etj.) përcaktohen nga parametrat e elementëve kanalformues që formojnë, transmetojnë dhe matin gjendjet kuantike. Zakonisht COKS përbëhet nga pjesë marrëse dhe transmetuese, të cilat lidhen me një kanal transmetimi.
Burimet e rrezatimit ndahen në 3 klasa:
- lazer;
- mikrolazer;
- dioda që lëshojnë dritë.
Për transmetimin e sinjaleve optike, LED-të me fibër optike përdoren si medium, të kombinuara në kabllo me dizajne të ndryshme.
Natyra e fshehtësisë së komunikimit kuantik
Duke kaluar nga sinjalet në të cilat informacioni i transmetuar është i koduar nga impulse me mijëra fotone në sinjale në të cilat, mesatarisht, ka më pak se një për puls, hyjnë në lojë ligjet kuantike. Është përdorimi i këtyre ligjeve me kriptografinë klasike që arrin sekretin.
Parimi i pasigurisë së Heisenberg përdoret në pajisjet kriptografike kuantike dhe falë tij, çdo përpjekje për të ndryshuar sistemin kuantik bën ndryshime në të, dhe formimi që rezulton nga një matje e tillë përcaktohet nga pala marrëse si false.
A është kriptografia kuantike 100% e mbrojtur nga hakimi?
Teorikisht po, por zgjidhjet teknike nuk janë plotësisht të besueshme. Sulmuesit filluan të përdorin një rreze lazer, me të cilën verbërojnë detektorët kuantikë, pas së cilës ata pushojnë së reaguari ndajvetitë kuantike të fotoneve. Ndonjëherë përdoren burime me shumë foton dhe hakerët mund të jenë në gjendje të kapërcejnë njërën prej tyre dhe të masin ato identike.
