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

10 причин избыточного веса: как найти проблему 10 причин избыточного веса: как найти проблему

Перестаньте ругать себя. Лишний вес – очень сложная проблема

Популярная механика
Витает в воздухе: 5 вирусов, которых стоит бояться Витает в воздухе: 5 вирусов, которых стоит бояться

Cosmo расскажет о пяти вирусах, которых стоит опасаться

Cosmopolitan
Безопасно ли использовать технологии искусственного интеллекта: риски и выгоды для бизнеса Безопасно ли использовать технологии искусственного интеллекта: риски и выгоды для бизнеса

Какие выгоды дают компании технологии искусственного интеллекта?

Inc.
Приходи на ведущее событие года в области блокчейн-технологий и криптовалют — Russian blockchain week 2018 Приходи на ведущее событие года в области блокчейн-технологий и криптовалют — Russian blockchain week 2018

RBW-2018 — это 5 дней погружения в блокчейн-индустрию

Maxim
5 привычек, которые бесят всех врачей 5 привычек, которые бесят всех врачей

Почему врач не может поставить вам правильный диагноз?

Maxim
Переключение на электронику Переключение на электронику

Третье поколение Volkswagen Touareg поступит в продажу летом

АвтоМир
«Гони, екарный бабай»: лучшие шутки про Путина за рулем КамАЗа «Гони, екарный бабай»: лучшие шутки про Путина за рулем КамАЗа

15 мая открылся Крымский мост, соединяющий Таманский полуостров и город Керчь

Playboy
10 главных диет: как они работают 10 главных диет: как они работают

10 самых популярных диет: плюсы и минусы

Домашний Очаг
Сouple goals: 5 шагов к гармоничному интерьеру для двоих Сouple goals: 5 шагов к гармоничному интерьеру для двоих

Когда вкусы не всегда совпадают, когда ваши «хочу» встречаются с его «нет»

Cosmopolitan
Вдруг подул северный ветер Вдруг подул северный ветер

Зачем российские учителя едут работать в Таджикистан?

Русский репортер
Тренинг: как научить подростков управлять временем Тренинг: как научить подростков управлять временем

Как помочь детям гармонизировать отношения с временем?

Psychologies
«Мой сын готов продолжать мое дело». Последнее интервью миллиардера Георгия Генса «Мой сын готов продолжать мое дело». Последнее интервью миллиардера Георгия Генса

Георгий Генс о коллекционировании, спорте и воспитании детей

Forbes
Пикап на ЧМ-2018: аргентинцам прочитали лекцию, как соблазнить русских девушек Пикап на ЧМ-2018: аргентинцам прочитали лекцию, как соблазнить русских девушек

Эдуардо Пенниси рассказал о русском языке и культуре

Playboy
Жидкий кристалл Жидкий кристалл

Дом в Венеции по проекту архитектурного бюро Parisotto + Formenton

AD
BMW X1: младший брат BMW X1: младший брат

В семействе баварских кроссоверов Х1 считается младшеньким

АвтоМир
Что говорили немецкие военачальники о советских танках? Что говорили немецкие военачальники о советских танках?

Какими видели и как оценивали советские танки немецкие военачальники

Популярная механика
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
8 эффективных способов вырастить лидера 8 эффективных способов вырастить лидера

Как сформировать у детей навыки, необходимые в мире высокой конкуренции?

Psychologies
Катерина Мурашова: поколенческий невроз Катерина Мурашова: поколенческий невроз

Зачем мы лишаем детей свободного времени

СНОБ
Ставка на эксклюзив: как нишевые интернет-магазины отбирают долю у крупных игроков Ставка на эксклюзив: как нишевые интернет-магазины отбирают долю у крупных игроков

Онлайн-торговля в России начала меняться в сторону большего разнообразия

Forbes
Покупки в зарубежных онлайн-магазинах Покупки в зарубежных онлайн-магазинах

Интернет открыл принципиально новые возможности для торговли

CHIP
Профессиональные шахматисты живут дольше обычных людей: исследование Профессиональные шахматисты живут дольше обычных людей: исследование

Открытие австралийских ученых

Популярная механика
Моего ума дело Моего ума дело

Звезды-бизнесмены

StarHit
«Вражеская инфраструктура». Почему Крымский мост вызвал негативную реакцию за рубежом «Вражеская инфраструктура». Почему Крымский мост вызвал негативную реакцию за рубежом

За пределами России открытие Керченского моста вызвало отрицательную реакцию

Forbes
Вулканизация биткоина Вулканизация биткоина

Исландия превратилась в рай для майнинга криптовалют

Forbes
Его величество Его величество

Казань величественна и по-праздничному красива даже в самый пасмурный день

Quattroruote
В трёх соснах В трёх соснах

Стильный особняк в зелёной зоне на окраине Москвы

SALON-Interior
Оле-оле Мордовия Оле-оле Мордовия

Чемпионат мира кардинально преобразил столицу Мордовии — Саранск

Quattroruote
Нужен ли робот-пылесос: уборка без участия человека Нужен ли робот-пылесос: уборка без участия человека

Вся правда о роботах-пылесосах

Популярная механика
Держать строй: тест Mercedes-Benz S 400 d Держать строй: тест Mercedes-Benz S 400 d

S-класс находится на острие технического прогресса

Популярная механика
Открыть в приложении