Veľkokapacitné, kvantové komunikačné siete sú v dosahu
Vychádzajúc z cesty svojich protějškov v iných inštitúciách, výskumníci z inštitútu Max Planck v Nemecku hovoria, že našli jednoduchšiu cestu k rozsiahlym bezpečným komunikačným sieťam.
Preukázali, že je možné šíriť kvantovú informáciu o miestach na zemi cez satelit s menšou zmenou existujúcej technológie.
Viaceré namáhavé a nákladné úsilie sa sústredilo na vývoj nových technológií na dosiahnutie tohto cieľa, ale táto štúdia, publikovaná vo štvrtok v časopise Optica, zistí, že existujúce satelitné technológie, ktoré sa dostanú na okraj svojich možností, môžu posielať informácie v kvantovom režime - niečo neboli určené na to.
Hovorí sa, že v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov môžu byť spustené satelity schopné distribuovať kvantové kľúče a vytvoriť rámec pre bezpečnejšie siete.
V princípe je šifrovanie jednoduché: náhodné číslo funguje ako kľúč, ktorý umožňuje odosielateľovi posunúť svoju správu a prijímač používa toto číslo na dešifrovanie. Obtiažnosť vzniká pri odosielaní kľúča obom stranám bez zachytenia tretej strany. Moderné šifrovanie závisí od "predpokladu zložitosti", podľa ktorého je úsilie o rozbitie šifrovania taká veľká, že ho nikto nepodarí úspešne zvládnuť. Metódy kvantovej šifrovania, hovorí Christoph Marquardt, vodca kvantovej skupiny na spracovanie informácií v Inštitúte Maxe Plancka pre vedu svetla, sú založené na "fyzike samotnej" a môžu byť preukázateľne - skôr ako sa predpokladať - zabezpečené.
Základný fyzikálny princíp je superpozícia - kvantová častica môže byť súčasne v dvoch rôznych stavoch, kým sa nezistí častica. Náhodný číselný kľúč sa v skutočnosti neurčuje, kým prijímač nepozreje fotóny. Trik na tento proces spočíva v tom, že prijímač náhodne pozerá na fotóny jedným z dvoch možných detektorov, ktoré sa líšia podľa stavu, v ktorom očakávajú videnie častíc. Prijímač umožňuje odosielateľovi vedieť, ktorý detektor bol použitý pre každý fotón a odosielateľ umožňuje prijímač poznať, ako to porovnáva počiatočnú polarizáciu fotónu. Na konci tohto procesu majú obidve strany kľúče, ktoré možno štatisticky analyzovať na príznaky odpočúvania. Za predpokladu, že výsledky analýzy sú normálne, obe strany sú garantované zabezpečenie. Marquardtova skupina ukázala, že s modifikáciami na zvýšenie presnosti sa v blízkej budúcnosti môže distribuovať celý kvantový kľúč cez satelit.
Technológia na distribúciu kvantových kľúčov bola komerčne realizovaná v komunikácii s optickými vláknami, ale s jedným veľkým pádom: prechod sklenenými optickými vláknami degraduje signál na miesto, kde "po niekoľkých stovkách kilometroch v skutočnosti žiadny signál skutočne nerobí druhú stranu, "Hovorí Norbert Lütkenhaus z Ústavu pre kvantovú výpočtovú techniku na univerzite v Waterloo.
Aby sa tento problém vyriešil, Marquardtov tím deteguje laserové svetlo z geostacionárneho družice 38 000 kilometrov od zemského povrchu. Aj keď je oveľa ďalšia vzdialenosť celkovo, väčšina tejto cesty je vo vákuu priestoru bez materiálu, ktorý by narušil signál, s výnimkou zemskej atmosféry, väčšina z nich je vzdialená do 15 km od zemského povrchu.
Kým distribúcia kvantových kľúčov je teoreticky "nezabudnuteľná ", Alexander Ling z Centra pre výskum kvantových technológií v Singapure varoval, že "akákoľvek schéma šifrovania môže byť zabezpečená na papieri, ale musíte mať pri vykonávaní veľkú pozornosť.
môže mať hardvér zadné dvere alebo postranné kanály, ktoré, aj keď nie sú škodlivým útočníkom, by ste mohli byť neopatrnými informáciami vypúšťať do prostredia. "
Bez ohľadu na to sa zdá, že kvantové kľúče sú nevyhnutným ďalším krokom šifrovania. Metódy používané spoločnosťou Marquardt sa stále spoliehajú na generovanie náhodných čísel (založené na matematickej zložitosti), ale v mnohých štúdiách sa vyvíjajú technológie na distribúciu kvantových kľúčov so spletením - zaručujúc skutočnú náhodnosť.
"To už nie je technologická otázka. Je to otázka, či je pre ňu trh a či sú ľudia ochotní za to platiť, "povedal Ling.