Квантовая криптография позволяет сделать общение людей полностью безопасным, защитив каналы связи от прослушивания. Эта технология становится все более важной. Физики уже давно знают, что квантовые компьютеры (когда они появятся в пригодном для работы виде) позволяют взломать любые типы криптографической защиты. Ну а поскольку появление коммерческих квантовых компьютеров не за горами, то ученым приходится изобретать все более сложные методы защиты данных. Все это — в интересах бизнеса, правительственных организаций, военных.
В целом, квантовая криптография важна для всех, кому нужна практически стопроцентная защита от взлома. Но здесь есть одна проблема. Дело в том, что квантовая криптография работает с отдельными фотонами, которые и несут квантовую информацию. Но даже лучшие оптоволоконные кабели могут вести фотоны на расстояние не больше 200 км, прежде, чем абсорбционный процесс сделает все эти попытки бессмысленными. Поэтому квантовая криптография ранее работала (и то в тестовом варианте) лишь на коротких расстояниях.
Но китайские ученые разработали спутник, который убрал препятствие в виде расстояния. Этот спутник, Micius, был запущен в 2016 году. В течение предыдущих лет он выполнял различные задания и выходил на операционный уровень. Прошлым летом он заработал на полную мощность и смог телепортировать фотон с орбиты прямо на Землю.
Как можно догадаться, квантовая криптография — это метод защиты коммуникаций, основанный на принципах квантовой физики. В отличие от традиционной криптографии, которая работает с чисто математическими методами для обеспечения секретности информации, квантовая криптография сосредоточена на физике. Процесс отправки и приема информации выполняется физическими средствами, как пример — электроны или фотоны. Ну а подслушиванием может считаться изменение определенных параметров физических объектов — в этом случае переносчиков информации.
Технология квантовой криптографии опирается на принципиальную неопределенность поведения квантовой системе, что выражается в принципе неопределенности Гейзенберга. В этом случае нельзя одновременно получить одновременно координаты и импульс частицы, а также нельзя измерить один параметр фотона без искажения другого.
В идеальном варианте при помощи квантовых явлений можно создать такую систему связи, которая позволит обнаруживать подслушивание в 100% случаев. Как уже говорилось выше, подслушивание квантового канала ведет к изменению параметров исходного сигнала. Уровень шума в системе будет повышаться, и пользователи системы сразу смогут распознать факт подслушивания, а также измерить уровень его активности.
Устройства для квантовой криптографии нельзя назвать новыми. Так, первая функционирующая квантово-криптографическая система была создана в 1989 году в Исследовательском центре IBM учеными Беннетом и Брассаром. Система представляла собой квантовый канал, который работал, с одной стороны, с передающим аппаратом Алисы, с другой — с принимающим аппаратом Боба. Оба аппарата находились на расстоянии 1 метра друг от друга. Управление происходило при помощи компьютера, в который были загружены программные представления легальных пользователей злоумышленника Евы, пытавшегося «подслушать».
Частицы, находящиеся в системе квантовой криптографии, можно назвать квантовыми ключами. Их распространение — ключевой процесс. Если у обеих сторон есть ключ, они могут общаться по традиционным каналам связи без угрозы быть подслушанными. Так вот, спутник китайцев отправляет ключи с орбиты. Он расположен на орбите таким образом, что проходит над определенными точками земной поверхности примерно в одно и то же время каждый день.
Когда спутник находится на китайской наземной станцией в провинции Хэбэй, он отправляет ключ на Землю, что позволяет открывать защищенные каналы связи. Китайцам удалось открыть защищенный канал видеосвязи между Китайской академией наук в Пекине и Австрийской академией наук в Вене. Таким образом, обе стороны получили по ключу. Видеосвязь осуществлялась по традиционному каналу.
«Мы продемонстрировали возможность межконтинентальной квантовой связи, между двумя точками, удаленными друг от друга на 7600 километров», — заявили участники проекта.
Несмотря на успехи, пока что рано говорить о коммерческом использовании технологии. На данный момент это лишь доказательство работоспособности системы, основанной на теоретических принципах, представленных ранее.
Источник
