Kvant fizikasi axborotni himoya qilishning mutlaqo yangi usulini taklif etadi. Nima uchun bu kerak, endi xavfsiz aloqa kanalini yotqizish mumkin emasmi? Albatta mumkin. Ammo kvant kompyuterlari allaqachon yaratilgan va ular hamma joyda paydo bo'lishi bilan zamonaviy shifrlash algoritmlari foydasiz bo'ladi, chunki bu kuchli kompyuterlar ularni bir soniya ichida buzishga qodir. Kvant aloqasi fotonlar - elementar zarralar yordamida ma'lumotni shifrlash imkonini beradi.
Bunday kompyuterlar kvant kanaliga kirish imkoniga ega bo'lib, u yoki bu tarzda fotonlarning haqiqiy holatini o'zgartiradi. Va ma'lumot olishga urinish uni buzadi. Ma'lumot uzatish tezligi, albatta, boshqa mavjud kanallarga qaraganda pastroq, masalan, telefon aloqasi. Ammo kvant aloqasi ancha yuqori darajadagi maxfiylikni ta'minlaydi. Bu, albatta, juda katta ortiqcha. Ayniqsa, kiberjinoyatlar har kuni ortib borayotgan bugungi dunyoda.
Dummilar uchun kvant aloqasi
Kabutarlar pochtasi telegraf bilan almashtirilgandan so'ng, o'z navbatida, telegraf radio bilan almashtirildi. Albatta, bugungi kunda u yo'qolmadi, lekin boshqa zamonaviy texnologiyalar paydo bo'ldi. Bundan atigi o'n yil oldin Internet hozirgidek keng tarqalmagan edi va unga kirish juda qiyin edi - siz Internet klublarga borishingiz, juda qimmat kartalar sotib olishingiz va hokazo. Bugun biz shunday yashamaymiz. soat internetsiz va biz 5G ni intiqlik bilan kutamiz.
Ammo navbatdagi yangi aloqa standarti hozirda Internetdan foydalangan holda ma'lumotlar almashinuvini tashkil etish, sun'iy yo'ldoshlardan boshqa sayyoralardagi aholi punktlaridan ma'lumotlarni olish va hokazolar bilan bog'liq muammolarni hal qilmaydi. Bu ma'lumotlarning barchasi ishonchli himoyalangan bo'lishi kerak. Va buni kvant chalkashliklari yordamida tashkil qilish mumkin.
Kvant bog'lanish nima? "Dummiler" uchun bu hodisa turli kvant xususiyatlarining bog'liqligi sifatida tushuntiriladi. Zarrachalar bir-biridan katta masofaga ajratilganda ham saqlanib qoladi. Kvant chalkashliklari yordamida shifrlangan va uzatilgan kalit uni ushlab qolishga urinayotgan krakerlarga hech qanday qimmatli ma'lumot bermaydi. Ular faqat boshqa raqamlarni oladi, chunki tashqi aralashuv bilan tizim holati o'zgaradi.
Ammo butun dunyo boʻylab maʼlumotlarni uzatish tizimini yaratishning imkoni boʻlmadi, chunki bir necha oʻnlab kilometrlardan keyin signal oʻchdi. 2016-yilda uchirilgan sun’iy yo‘ldosh 7000 km dan ortiq masofalarga kvant kalitlarini uzatish sxemasini amalga oshirishga yordam beradi.
Yangi ulanishdan foydalanishga birinchi muvaffaqiyatli urinishlar
Birinchi kvant kriptografiyasi protokoli 1984 yilda olingand) Bugungi kunda ushbu texnologiya bank sohasida muvaffaqiyatli qo'llanilmoqda. Taniqli kompaniyalar oʻzlari yaratgan kriptotizimlarni taklif qilishadi.
Kvant aloqa liniyasi standart optik tolali kabelda amalga oshiriladi. Rossiyada Novye Cheryomushki va Korovy Valdagi Gazprombank filiallari o'rtasida birinchi xavfsiz kanal yotqizilgan. Umumiy uzunligi 30,6 km, kalitlarni uzatishda xatolar yuzaga keladi, lekin ularning foizi minimal - atigi 5%.
Xitoy kvant aloqa sun'iy yo'ldoshini uchirdi
Dunyodagi birinchi shunday sun'iy yo'ldosh Xitoyda uchirildi. Long March-2D raketasi 2016-yil 16-avgustda Jiu Quan uchirish maydonidan uchirilgan. Og'irligi 600 kg bo'lgan sun'iy yo'ldosh "Kosmik miqyosda kvant eksperimentlari" dasturi doirasida 310 milya (yoki 500 km) balandlikda quyosh-sinxron orbitada 2 yil davomida uchadi. Qurilmaning Yer atrofida aylanish davri bir yarim soatni tashkil qiladi.
Kvant aloqa sun'iy yo'ldoshi eramizning 5-asrida yashagan faylasuf nomi bilan Mitsius yoki "Mo-Tzu" deb ataladi. va odatda ishonganidek, birinchi bo'lib optik tajribalar o'tkazdi. Olimlar Tibetdagi sun'iy yo'ldosh va laboratoriya o'rtasida kvant chalkashlik mexanizmini o'rganmoqchi va kvant teleportatsiyasini o'tkazmoqchi.
Oxirgisi zarrachaning kvant holatini ma'lum masofaga uzatadi. Ushbu jarayonni amalga oshirish uchun bir-biridan uzoqda joylashgan bir juft chigal (boshqacha aytganda, bog'langan) zarralar kerak. Kvant fizikasiga ko'ra, ular bir-biridan uzoqda bo'lsa ham, sherikning holati haqida ma'lumot olishga qodir. Ya'ni, siz ta'minlay olasizchuqur kosmosdagi zarrachaga, uning yaqin atrofdagi sherigiga laboratoriyadagi ta'siri.
Sun'iy yo'ldosh ikkita chigallashgan foton hosil qiladi va ularni Yerga yuboradi. Agar tajriba muvaffaqiyatli bo'lsa, u yangi davrning boshlanishini anglatadi. O'nlab bunday sun'iy yo'ldoshlar nafaqat kvant internetining keng tarqalishini, balki Mars va Oyda bo'lajak aholi punktlari uchun koinotdagi kvant aloqalarini ham ta'minlay oladi.
Bizga bunday sun'iy yo'ldoshlar nima uchun kerak
Ammo nima uchun kvant aloqa sun'iy yo'ldoshi kerak? An'anaviy sun'iy yo'ldoshlar allaqachon mavjud emasmi? Gap shundaki, bu sun'iy yo'ldoshlar odatdagilarni almashtirmaydi. Kvant aloqasining printsipi mavjud an'anaviy ma'lumotlarni uzatish kanallarini kodlash va himoya qilishdir. Masalan, uning yordami bilan 2007 yilda Shveytsariyada bo'lib o'tgan parlament saylovlarida xavfsizlik allaqachon ta'minlangan.
The Battelle Memorial Institute, notijorat tadqiqot tashkiloti, kvant chalkashliklaridan foydalangan holda AQSh (Ogayo) va Irlandiya (Dublin)dagi bo'limlar o'rtasida ma'lumot almashadi. Uning printsipi yorug'likning elementar zarralari - fotonlarning xatti-harakatlariga asoslangan. Ularning yordami bilan ma'lumotlar kodlanadi va qabul qiluvchiga yuboriladi. Nazariy jihatdan, hatto eng ehtiyotkorlik bilan aralashuvga urinish ham iz qoldiradi. Kvant kaliti darhol o'zgaradi va xakerga urinish ma'nosiz belgilar to'plami bilan yakunlanadi. Shu sababli, ushbu aloqa kanallari orqali uzatiladigan barcha maʼlumotlarni ushlab boʻlmaydi yoki nusxa koʻchirib boʻlmaydi.
Sun'iy yo'ldosholimlarga yerosti stansiyalari va sunʼiy yoʻldosh oʻrtasidagi kalit taqsimotini sinab koʻrishga yordam beradi.
Xitoyda kvant aloqasi umumiy uzunligi 2 ming km boʻlgan va Shanxaydan Pekingacha boʻlgan 4 ta shaharni birlashtiruvchi optik tolali kabellar tufayli amalga oshiriladi. Fotonlar ketma-ketligi cheksiz uzatilishi mumkin emas va stansiyalar orasidagi masofa qanchalik katta bo'lsa, ma'lumotlarning buzilishi ehtimoli shunchalik yuqori bo'ladi.
Ma'lum masofadan so'ng signal o'chadi va ma'lumotlarning to'g'ri uzatilishini ta'minlash uchun olimlar har 100 kmda signalni yangilash usuliga muhtoj. Kabellarda bunga kalit tahlil qilinib, yangi fotonlar orqali ko'chiriladi va davom ettiriladigan tasdiqlangan tugunlar orqali erishiladi.
Biroz tarix
1984-yilda Monreal universitetidan Brassard J. va IBM kompaniyasidan Bennet C. fotonlardan xavfsiz asosiy kanalni olish uchun kriptografiyada foydalanish mumkinligini taklif qilishdi. Ular BB84 deb nomlangan shifrlash kalitlarini kvant qayta taqsimlashning oddiy sxemasini taklif qilishdi.
Ushbu sxema kvant kanalidan foydalanadi, bu orqali ma'lumot ikki foydalanuvchi o'rtasida qutblangan kvant holatlari ko'rinishida uzatiladi. Tinglovchi xaker bu fotonlarni o‘lchashga urinib ko‘rishi mumkin, lekin u buni, yuqorida aytib o‘tilganidek, ularni buzmasdan bajara olmaydi. 1989 yilda IBM tadqiqot markazida Brassard va Bennet dunyodagi birinchi ishlaydigan kvant kriptografik tizimini yaratdilar.
Kvant-optik nima qiladikriptografik tizim (KOKS)
COKS ning asosiy texnik xarakteristikalari (xato tezligi, ma'lumotlarni uzatish tezligi va boshqalar) kvant holatlarini hosil qiluvchi, uzatuvchi va o'lchaydigan kanal hosil qiluvchi elementlarning parametrlari bilan belgilanadi. Odatda COKS uzatish kanali orqali ulangan qabul qiluvchi va uzatuvchi qismlardan iborat.
Radiatsiya manbalari 3 sinfga bo'linadi:
- lazerlar;
- mikrolazerlar;
- nurli diodlar.
Optik signallarni uzatish uchun turli dizayndagi kabellarda birlashtirilgan optik tolali LEDlar vosita sifatida ishlatiladi.
Kvant aloqasi maxfiyligining tabiati
Uzatilgan ma'lumot minglab fotonlar bilan impulslar bilan kodlangan signallardan o'rtacha har bir impulsda bittadan kam bo'lgan signallarga o'tishda kvant qonunlari kuchga kiradi. Bu qonunlardan klassik kriptografiya bilan foydalanish maxfiylikka erishadi.
Geyzenberg noaniqlik printsipi kvant kriptografik qurilmalarida qoʻllaniladi va uning yordamida kvant tizimini oʻzgartirishga boʻlgan har qanday urinishlar unga oʻzgarishlar kiritadi va bunday oʻlchov natijasida hosil boʻlgan shakllanish qabul qiluvchi tomon tomonidan yolgʻon deb aniqlanadi.
Kvant kriptografiyasi 100% xakerlardan himoyalanganmi?
Nazariy jihatdan ha, lekin texnik yechimlar toʻliq ishonchli emas. Hujumchilar lazer nuridan foydalanishni boshladilar, ular yordamida ular kvant detektorlarini ko'r qiladilar, shundan so'ng ular javob berishni to'xtatadilar.fotonlarning kvant xossalari. Ba'zan ko'p fotonli manbalardan foydalaniladi va xakerlar ulardan birini o'tkazib yuborishi va bir xillarini o'lchashi mumkin.
