Кванттық физика ақпаратты қорғаудың мүлдем жаңа әдісін ұсынады. Бұл не үшін қажет, енді қауіпсіз байланыс арнасын тарту мүмкін емес пе? Әрине аласыз. Бірақ кванттық компьютерлер қазірдің өзінде жасалды және олар барлық жерде пайда болған кезде заманауи шифрлау алгоритмдері пайдасыз болады, өйткені бұл қуатты компьютерлер оларды бірнеше секундта бұза алады. Кванттық байланыс фотондар – элементар бөлшектер арқылы ақпаратты шифрлауға мүмкіндік береді.
Мұндай компьютерлер кванттық арнаға қол жеткізе отырып, фотондардың нақты күйін өзгертеді. Ал ақпарат алуға тырысу оны бұзады. Ақпаратты беру жылдамдығы, әрине, басқа қазіргі уақытта бар арналармен салыстырғанда төмен, мысалы, телефон байланысымен. Бірақ кванттық байланыс құпияның әлдеқайда жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Бұл, әрине, өте үлкен плюс. Әсіресе киберқылмыс күн сайын артып отырған қазіргі әлемде.
Манекендерге арналған кванттық байланыс
Көгершін поштасының орнын телеграф алмастырғаннан кейін, өз кезегінде, телеграфты радио алмастырды. Әрине, бүгінде ол жойылған жоқ, бірақ басқа заманауи технологиялар пайда болды. Небәрі он жыл бұрын Интернет қазіргідей кең тараған жоқ, оған қол жеткізу өте қиын болды - интернет клубтарға бару, өте қымбат карталарды сатып алу және т.б. керек болды. Бүгінгі күні біз өмір сүрмейміз. сағат Интернетсіз және біз 5G-ді асыға күтеміз.
Бірақ келесі жаңа байланыс стандарты қазір Интернетті пайдалана отырып деректер алмасуды ұйымдастыру, басқа планеталардағы елді мекендерден спутниктерден мәліметтер алу және т.б. проблемаларды шеше алмайды. Бұл деректердің барлығы қауіпсіз қорғалуы керек. Мұны кванттық шиеленіс деп аталатын әдіс арқылы ұйымдастыруға болады.
Кванттық байланыс дегеніміз не? «Манекендер» үшін бұл құбылыс әртүрлі кванттық сипаттамалардың байланысы ретінде түсіндіріледі. Ол бөлшектер бір-бірінен үлкен қашықтыққа бөлінгенде де сақталады. Кванттық түйісу арқылы шифрланған және тасымалданатын кілт оны ұстап алуға тырысатын крекерлерге құнды ақпарат бермейді. Олар тек басқа сандарды алады, өйткені жүйенің күйі сыртқы араласу арқылы өзгереді.
Бірақ дүниежүзілік деректерді беру жүйесін құру мүмкін болмады, өйткені бірнеше ондаған километрден кейін сигнал өшіп қалды. 2016 жылы ұшырылған спутник 7 000 км-ден астам қашықтыққа кванттық кілттерді тасымалдау схемасын жүзеге асыруға көмектеседі.
Жаңа қосылымды пайдаланудың алғашқы сәтті әрекеттері
Ең бірінші кванттық криптографиялық хаттама 1984 жылы алындыг) Бүгінгі таңда бұл технология банк секторында сәтті қолданылуда. Танымал компаниялар өздері жасаған криптожүйелерді ұсынады.
Кванттық байланыс желісі стандартты талшықты-оптикалық кабельде жүзеге асырылады. Ресейде Газпромбанктің Новые Черемушки мен Коровый Валдағы филиалдары арасында бірінші қауіпсіз арна тартылды. Жалпы ұзындығы 30,6 км, кілтті беру кезінде қателер орын алады, бірақ олардың пайызы минималды – тек 5%.
Қытай кванттық байланыс спутнигін ұшырды
Дүние жүзіндегі бірінші осындай спутник Қытайда ұшырылды. Long March-2D зымыраны 2016 жылы 16 тамызда Цзю Цюань ұшыру алаңынан ұшырылды. Салмағы 600 кг спутник «Ғарыштық масштабтағы кванттық эксперименттер» бағдарламасы аясында 310 миль (немесе 500 км) биіктікте күн синхронды орбитада 2 жыл бойы ұшады. Құрылғының Жерді айналдыру кезеңі бір жарым сағатты құрайды.
Кванттық байланыс серігі біздің заманымыздың 5 ғасырында өмір сүрген философтың атымен Мициус немесе «Мо-Цзы» деп аталады. және, әдетте, сенетіндей, бірінші болып оптикалық эксперименттер жүргізді. Ғалымдар Тибетте кванттық түйісу механизмін зерттеп, спутник пен зертхана арасында кванттық телепортация жүргізбек.
Соңғысы бөлшектің кванттық күйін берілген қашықтыққа жібереді. Бұл процесті жүзеге асыру үшін бір-бірінен алшақ орналасқан жұп түйіскен (басқаша айтқанда, байланысқан) бөлшектер қажет. Кванттық физикаға сәйкес, олар бір-бірінен алыс болса да, серіктестің күйі туралы ақпаратты алуға қабілетті. Яғни, қамтамасыз ете аласыззертханада жақын жерде орналасқан серіктесіне әсер ететін терең кеңістіктегі бөлшекке әсер ету.
Спутник екі шатастырылған фотонды жасап, оларды Жерге жібереді. Егер тәжірибе сәтті болса, ол жаңа дәуірдің басталуын білдіреді. Мұндай ондаған спутниктер кванттық интернеттің барлық жерде болуын ғана емес, сонымен қатар Марс пен Айдағы болашақ қоныстар үшін ғарыштағы кванттық байланыстарды қамтамасыз ете алады.
Мұндай спутниктер бізге не үшін керек
Бірақ кванттық байланыс спутнигі не үшін керек? Қазірдің өзінде бар кәдімгі спутниктер жеткілікті емес пе? Өйткені, бұл спутниктер кәдімгілерді алмастыра алмайды. Кванттық коммуникация принципі деректерді берудің бар дәстүрлі арналарын кодтау және қорғау болып табылады. Оның көмегімен, мысалы, 2007 жылы Швейцарияда өткен парламенттік сайлау кезінде қауіпсіздік қамтамасыз етілді.
Батлле мемориалдық институты, коммерциялық емес зерттеу ұйымы, кванттық шиеленісті пайдалана отырып, АҚШ (Огайо) мен Ирландиядағы (Дублин) тараулар арасында ақпарат алмасады. Оның принципі фотондардың – жарықтың элементар бөлшектерінің әрекетіне негізделген. Олардың көмегімен ақпарат кодталады және адресатқа жіберіледі. Теориялық тұрғыдан, тіпті ең мұқият араласу әрекеті із қалдырады. Кванттық кілт дереу өзгереді және әрекетті хакер мағынасыз таңбалар жинағымен аяқталады. Сондықтан осы байланыс арналары арқылы жіберілетін барлық деректерді ұстау немесе көшіру мүмкін емес.
Спутникғалымдарға жердегі станциялар мен спутниктің өзі арасындағы кілттердің таралуын тексеруге көмектеседі.
Қытайдағы кванттық байланыс Шанхайдан Бейжіңге дейінгі 4 қаланы біріктіретін жалпы ұзындығы 2 мың км болатын талшықты-оптикалық кабельдердің арқасында жүзеге асырылады. Фотондар тізбегі шексіз берілмейді және станциялар арасындағы қашықтық неғұрлым үлкен болса, ақпараттың бүліну мүмкіндігі соғұрлым жоғары болады.
Белгілі бір қашықтықтан кейін сигнал өшеді және ақпараттың дұрыс берілуін қамтамасыз ету үшін ғалымдарға сигналды әр 100 км сайын жаңарту тәсілі қажет. Кабельдерде бұған кілт талданатын, жаңа фотондар арқылы көшірілген және әрі қарай қозғалатын дәлелденген түйіндер арқылы қол жеткізіледі.
Біраз тарих
1984 жылы Монреаль университетінің қызметкері Брассард Дж. және IBM компаниясының Беннет Си фотондарды қауіпсіз іргелі арнаны алу үшін криптографияда қолдануға болатынын ұсынды. Олар шифрлау кілттерін кванттық қайта бөлудің қарапайым схемасын ұсынды, ол BB84 деп аталды.
Бұл схема кванттық арнаны пайдаланады, ол арқылы ақпарат екі пайдаланушы арасында поляризацияланған кванттық күйлер түрінде беріледі. Тыңдаушы хакер бұл фотондарды өлшеуге тырысуы мүмкін, бірақ ол жоғарыда айтылғандай, оларды бұрмаламай орындай алмайды. 1989 жылы IBM зерттеу орталығында Брассард пен Беннет әлемдегі алғашқы жұмыс істейтін кванттық криптографиялық жүйені жасады.
Кванттық-оптикалық не істейдікриптографиялық жүйе (KOKS)
COKS негізгі техникалық сипаттамалары (қате жылдамдығы, деректерді беру жылдамдығы және т.б.) кванттық күйлерді құрайтын, беретін және өлшейтін арна құраушы элементтердің параметрлерімен анықталады. Әдетте COKS жіберу арнасы арқылы қосылған қабылдау және жіберу бөліктерінен тұрады.
Сәулелену көздері 3 класқа бөлінеді:
- лазерлер;
- микролазерлер;
- жарық диодтары.
Оптикалық сигналдарды беру үшін әртүрлі дизайндағы кабельдерде біріктірілген талшықты-оптикалық жарық диодтары орта ретінде пайдаланылады.
Кванттық байланыс құпиясының табиғаты
Жіберілетін ақпарат мыңдаған фотондармен импульстармен кодталған сигналдардан, орта есеппен әр импульсте біреуден аз болатын сигналдарға өту кезінде кванттық заңдар әрекет етеді. Дәл осы заңдарды классикалық криптографиямен пайдалану құпиялылыққа қол жеткізеді.
Гейзенберг белгісіздік принципі кванттық криптографиялық құрылғыларда қолданылады және оның арқасында кванттық жүйені өзгерту әрекеттері оған өзгерістер енгізеді және мұндай өлшеу нәтижесінде пайда болған түзуді қабылдаушы тарап жалған деп анықтайды.
Кванттық криптография 100% бұзуға төзімді ме?
Теориялық тұрғыдан иә, бірақ техникалық шешімдер толығымен сенімді емес. Шабуылшылар лазер сәулесін қолдана бастады, оның көмегімен кванттық детекторларды соқыр етеді, содан кейін олар жауап беруді тоқтатады.фотондардың кванттық қасиеттері. Кейде көп фотонды көздер пайдаланылады және хакерлер олардың біреуін өткізіп жіберіп, бірдейлерін өлшей алады.
