Каковы перспективы квантовой криптографии в области дальней связи?

Популярная механикаHi-Tech

Квантовая криптография: что это такое?

Максимальная длина канала связи, позволяющего использовать метод квантовой криптографии,составляет всего лишь чуть больше сотни километров. Ученые из Российского квантового центра разработали способ значительно увеличить эту дистанцию.

Илья Ферапонтов

Представьте себе, что прежде чем отправить электронное письмо приятелю, вы должны достать карту, измерить расстояние до города, где он живет, и если окажется, что это расстояние больше, чем 100 км, вы со вздохом берете карандаш и бумагу и беретесь за обычное «бумажное» письмо — электронная почта дальше, чем на 100 км, не ходит.

Абсурдная ситуация? Но именно так сейчас обстоят дела с передачей квантовых данных по оптоволоконным линиям связи — рекордная дальность передачи здесь до сих пор лишь немного превышает сотню километров, а устойчивая работа на нормальных, не рекордных линиях вообще ограничивается 40 км. Это означает, например, что линию квантовой коммуникации можно организовать внутри Москвы, а вот о передаче данных в Петербург пока нечего и думать. Каковы же перспективы квантовой криптографии в области дальней связи?

Банкноты и блокноты

История квантовой криптографии началась еще в конце 1960-х годов, когда студент Колумбийского университета Стивен Визнер изложил своему бывшему сокурснику Чарльзу Беннету идею квантовых банкнот, которые в принципе нельзя подделать, поскольку это исключают законы природы. Суть идеи состояла в том, чтобы поместить на каждую банкноту несколько квантовых объектов. Это могут быть, например, ловушки с фотонами, каждый из которых поляризован под определенным углом в одном из двух базисов — либо под углом 0 и 90, либо 45 и 135 градусов. Серийный номер напечатан на банкноте, но соответствующая номеру комбинация поляризаций и базисов (фильтров, с помощью которых фотону придается или измеряется его поляризация) при этом известна только банку. Чтобы подделать такую банкноту, фальшивомонетчик должен измерить поляризацию каждого фотона, но он не знает, в каком базисе поляризован каждый из них. Если он ошибется с базисом, то поляризация фотона изменится, и поддельная банкнота будет с неверной поляризацией. Квантовые деньги до сих пор не появились, поскольку пока не удалось создать достаточно надежных ловушек для фотонов. Однако тогда же Визнер предложил использовать тот же самый принцип для защиты информации, и эта технология сейчас уже близка к реализации.

Первый протокол. Первый протокол квантового распределения ключей был создан Жилем Брассаром и Чарльзом Беннетом в 1984 году и получил название BB84. Для передачи данных используются фотоны, поляризованные в четырех разных направлениях, в двух базисах — под углом 0 и 90 градусов (обозначается знаком +) либо 45 и 135 градусов (x). Отправитель сообщения A (традиционно его называют «Алиса») поляризует каждый фотон в случайно выбранном базисе, а затем отправляет его получателю B — «Бобу». Боб измеряет каждый фотон, тоже в случайно выбранном базисе. После этого Алиса по открытому каналу сообщает Бобу последовательность своих базисов, и Боб отбрасывает неправильные (не совпавшие) базисы и сообщает Алисе, какие данные «не прошли». При этом сами значения, полученные в результате измерений, они по открытому каналу не обсуждают. Если шпион (его обычно называют «Евой», от английского eavesdropping — подслушивание) захочет перехватить секретный ключ, он должен будет измерять поляризацию фотонов. Поскольку он не знает базиса, он должен будет определять его случайным образом. Если базис будет определен неправильно, то Ева не получит верных данных, а кроме того, изменит поляризацию фотона. Появившиеся ошибки сразу обнаружат и Алиса, и Боб.

Идеи Визнера, однако, были признаны далеко не сразу. Еще в начале 1970-х годов Визнер отправил свою статью о квантовой криптографии в журнал IEEE Transactions on Information Theory, но редакторам и рецензентам язык статьи показался слишком сложным. Лишь в 1983 году эта статья увидела свет в журнале ACM Newsletter Sigact News, и именно она стала первой в истории публикацией об основах квантовой криптографии.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

7 опасных заболеваний, которые врачи могут определить по запаху 7 опасных заболеваний, которые врачи могут определить по запаху

Отказ печени, диабет, некоторые формы рака — как их определить по запаху?

Популярная механика
5 правил успешных переговоров 5 правил успешных переговоров

Рассказывает Екатерина Стародубцева, совладельца рекрутингового агентства

Psychologies
Тела при нагревании расширяются, но не всегда Тела при нагревании расширяются, но не всегда

Что сдерживает тепловое расширение в уникальном сплаве из четырех элементов

ТехИнсайдер

Диета, на которой сидят "ангелы" Victoria's Secret перед показом

Cosmopolitan
Месть и немного любви: пять лучших фильмов этой весны о женщинах Месть и немного любви: пять лучших фильмов этой весны о женщинах

Рассказываем о пяти фильмах про женщин, которые стоит посмотреть

Forbes
8 постельных кино-сцен, которые лучше не повторять в реальной жизни 8 постельных кино-сцен, которые лучше не повторять в реальной жизни

Тот случай, когда сто раз увидеть все-таки лучше, чем один раз попробовать

Maxim
Лучшие мемы Met Gala 2018 Лучшие мемы Met Gala 2018

Святой дух Бейонсе, Рианна в образе папы римского и другие

Esquire
Компостируй это Компостируй это

Что нужно сделать, чтобы преодолеть мусорный кризис

Русский репортер
Гений простоты Гений простоты

Lada 4x4 и Chevrolet Niva. Два легендарных и доступных российских внедорожника

АвтоМир
Опубликована одна из последних статей Стивена Хокинга Опубликована одна из последних статей Стивена Хокинга

Опубликована работа Стивена Хокинга, законченная незадолго до смерти ученого

Популярная механика
Мы в сад! Мы в сад!

Как помочь растениям быстро справиться со стрессом и освоиться на новом месте?

Добрые советы
10 британских автомобилей, о которых вы ничего не знали 10 британских автомобилей, о которых вы ничего не знали

Есть огромное количество британских марок, о которых мы никогда и не слышали

Популярная механика
10 автомобилей из Прибалтики 10 автомобилей из Прибалтики

Какие автомобили из Прибалтики, кроме латвийского РАФа, вы знаете?

Популярная механика
Освободиться от зависимости. Вылечить женский алкоголизм за 14 дней Освободиться от зависимости. Вылечить женский алкоголизм за 14 дней

Психолог Юрий Сорокин написал книгу о женском алкоголизме

СНОБ
Тест и обзор телевизора Medion Life X16513: Ultra HD для среднего класса Тест и обзор телевизора Medion Life X16513: Ultra HD для среднего класса

Новый телевизор, прошедший полосу испытаний в нашей тестовой лаборатории

CHIP

Зачем мы с таким упоением занимаемся фэтшеймингом

Cosmopolitan
Владимир Гуриев — о русской классике и книгах, перед которыми невозможно устоять Владимир Гуриев — о русской классике и книгах, перед которыми невозможно устоять

Владимир Гуриев рассказывает о страшных литературных впечатлениях детства

Esquire
Встречаем по обложке: 10 приложений для идеального Instagram-аккаунта Встречаем по обложке: 10 приложений для идеального Instagram-аккаунта

Приложения, которые обязательно сделают из тебя звезду Instagram

Cosmopolitan
Бунтарский стиль в фильмах «Клуб Завтрак» и «Под кайфом и в смятении» Бунтарский стиль в фильмах «Клуб Завтрак» и «Под кайфом и в смятении»

Весной и летом как никогда хочется хулиганить

Esquire
«Как я вышел из ступора» «Как я вышел из ступора»

Своей историей делится психолог

Psychologies
Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению» Александра Ревенко: «Пока не понимаю, куда я иду: открыта всему и плыву по течению»

Интервью с актрисой Александрой Ревенко

Esquire
Xiaomi Air 12: клон MacBook — недорого Xiaomi Air 12: клон MacBook — недорого

Вы давно мечтали о MacBook, но у вас не хватает мелочи для покупки?

CHIP
9 альтернативных концовок известных фильмов! 9 альтернативных концовок известных фильмов!

Самые популярные альтернативные концовки известных фильмов и сериалов

Maxim
Метрология: как появилась система СИ Метрология: как появилась система СИ

Практика измерений почти так же стара, как человеческая история

Популярная механика
Как научить детей ладить друг с другом Как научить детей ладить друг с другом

Как научить детей дружить друг с другом?

Psychologies
Химики синтезировали миллионы новых белков, которых нет в природе Химики синтезировали миллионы новых белков, которых нет в природе

Миллионы новых белков, которые можно использовать в качестве лекарства

Популярная механика
Ученые выяснили, чем питались предки человека, жившие одновременно с динозаврами Ученые выяснили, чем питались предки человека, жившие одновременно с динозаврами

Древние предки млекопитающих питались насекомыми

Популярная механика
Девочка без отца: как построить счастливую личную жизнь Девочка без отца: как построить счастливую личную жизнь

Что делать женщинам, выросшим без любящих отцов

Psychologies
Как одеться в офис, если вы скучаете по 70-м Как одеться в офис, если вы скучаете по 70-м

Учимся одеваться непринужденно, но по-деловому

Esquire
2 слова, способных разрушить отношения 2 слова, способных разрушить отношения

Когда партнер нас не замечает, отвергает, мы даем себе клятву: «Больше никогда!»

Psychologies
Открыть в приложении