Как устроена квантовая связь?

Обеспечение квантовой защиты для систем связи становится отдельной индустрией.

Так, например, швейцарская фирма ID Quantique предоставляет возможность установки таких систем «под ключ». В России Газпромбанк вложил сотни миллионов рублей в создание квантовых линий между своими отделениями.

Как функционирует эта система?

Подобно любому другому случаю криптографии, собеседники обмениваются зашифрованными сообщениями, которые сами умеют расшифровать. Суть в том, откуда берется ключ и как он попадает к обоим собеседникам. Квантовые технологии позволяют генерировать последовательность битов, которая по самим законам природы не может быть известна никому, кроме пары получателей на разных концах провода.

Квантовая система непрерывно, в режиме реального времени, генерирует такой ключ для двух собеседников. Общаются же они по обычному классическому каналу, просто пересылаемые сообщения закодированы с использованием квантового ключа. Если поток информации невелик и не превосходит по интенсивности темпы создания шифра, то надежность обмена данными абсолютна — каждый кусочек ключа используется однократно и сообщение существенно короче шифра. Из перехваченного пакета невозможно достать никакой информации, это гарантируют математические основы криптографии.

Технология такой связи с полным шифрованием была продемонстрирована в Казани на примере «квантового телефона», когда в реальном времени два собеседника общались привычным голосовым образом, а весь поток сигналов между ними был надежно зашифрован.

Ограничения технологии

1. Ключ получают именно два пользователя, не три и не большее число. Если бы мы хотели защитить многопользовательский чат, нам пришлось бы создавать огромное количество закрытых каналов на двух участников каждый.

2. Скорость генерации ключа капризна и сильно зависит от качества связи и дальности. В основном проблема решена: до десятков километров можно использовать оптоволокно, это продемонстрировало множество лабораторий. Для сколь угодно дальних расстояний пригодна система передачи данных через спутники, недавно протестированная Китаем — в ней основную часть расстояния сигнал преодолевает по безвоздушному пространству и потому не тонет в помехах.

3. Один из типов атак на защищенную линию связи сводится к повышению потерь в квантовом канале. Это и повреждение оптоволокна, и загрязнение воздуха на пути луча, и перегрузка детекторов посторонними сигналами. Отличить естественные проблемы от намеренного саботажа не так просто. Есть вероятность, что пользователи решат не прервать общение до устранения неполадок, а продолжить его в обычном, незащищенном режиме.

4. Шифрование должно быть встроено в сам документооборот. Программы должны получать квантовый код по одной линии, одинаковым образом применять его для шифрования сигналов в другой, классической линии, и расшифровывать приходящую по ней информацию. Если само программное обеспечение будет ненадежно и допускать утечку информацию, то надежность связи как таковой уже не будет иметь значения.

В настоящее время происходит бурное развитие отрасли. Вероятно, в ближайшие годы как минимум некоторые поставщики отработают до мелочей технологию, снизят себестоимость оказания услуги на несколько порядков и смогут сделать ее по-настоящему массовой.

19.07.2017


Подписаться в Telegram



Net&IT

Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений
Physical Review X: Сеть квантовых датчиков повышает точность измерений

Квантовые системы, используемые в квантов...

Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек

Еще один балл в пользу искусственного инт...

Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее

Несколько лет назад исследователи Массачу...

Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам

Органические оптоэлектронные устройства, такие...

PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить

Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во...

Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания

В новом исследовании, опубликованном 18 декабр...

Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей

Искусственный интеллект, разработанный для&nbs...

Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали ...

Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта

Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио...

Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»

Стартовал отборочный этап Международного техно...

ИИ помогает математикам находить закономерности
ИИ помогает математикам находить закономерности

Применение машинного обучения для поиска ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
JAAD: Новый метод может помочь дифференцировать два кожных заболевания
JAAD: Новый метод может помочь дифференцировать два кожных заболевания
Science: Аналоговые вычисления дают решать сложные уравнения и экономят энергию
Science: Аналоговые вычисления дают решать сложные уравнения и экономят энергию
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре
Долой мифы — вперед к светлому диетическому будущему
Долой мифы — вперед к светлому диетическому будущему
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени
Прорыв в нанотехнологиях поможет создать дисплей, дающий цвет в реальном времени
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Science Advances: Мозг формирует эмоции независимо от органов чувств
Science Advances: Мозг формирует эмоции независимо от органов чувств
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса