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

Как правильно использовать гермоснаряжение: лайфхаки для туристов Как правильно использовать гермоснаряжение: лайфхаки для туристов

При многообразии видов отдыха есть универсальная вещь, которая пригодится везде

Популярная механика
Я, снова я и опять я Я, снова я и опять я

Четыре самых токсичных типа нарциссизма

Cosmopolitan
Почему беспроводные наушники быстро разряжаются Почему беспроводные наушники быстро разряжаются

Причины, по которым беспроводные наушники быстро разряжаются

CHIP
Симон Боливар: человек и шляпа Симон Боливар: человек и шляпа

Какое отношение имеет головной убор к Симону Боливару

Дилетант
Вся правда о холестерине Вся правда о холестерине

Что на самом деле вызывает заболевания сердца и сосудов

kiozk originals
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
Гиперкары небесные. Изучаем феномен сверхбыстрых автомобилей Гиперкары небесные. Изучаем феномен сверхбыстрых автомобилей

Как и почему появились машины, для которых слова «суперкар» явно недостаточно?

Maxim
Концы в воду Концы в воду

Квартира на озере Комо, которую дизайнер Массимо Мольтрасио оформил сам для себя

AD
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
Восстание машин Восстание машин

Автомобили будущего, которые строятся уже сейчас

Robb Report
Теснота Теснота

Наблюдаем за реалити-шоу в центре столицы

Esquire
Возвращение Возвращение

Прошло 7 лет после возрождения одного из старейших в мире мотоциклетных брендов

Популярная механика
Самые жуткие травмы в истории спорта Самые жуткие травмы в истории спорта

Шесть случаев, узнав о которых, ты ограничишь свою физнагрузку игрой FIFA 17

Maxim
Иллюзия катастрофы. Почему России не страшны санкции против госдолга Иллюзия катастрофы. Почему России не страшны санкции против госдолга

В скором времени нас может ожидать новый виток санкций

Forbes
Связаны корнями Связаны корнями

Хореограф и xудожник возвращают людей к жизни через искусство

Seasons of life
Конкурс оригинальности Конкурс оригинальности

Новый компактный Citroen играет по своим правилам. Но ведь и Kia Soul такой же

АвтоМир
Что такое «альфа-самец» и как этот образ портит жизнь мужчинам Что такое «альфа-самец» и как этот образ портит жизнь мужчинам

Михаил Лабковский о том, что такое «альфа-самец» и как этот образ влияет на нас

Playboy
Клуб по интересам Клуб по интересам

Квартира на Старом Арбате по проекту Юлии Голавской

AD
Крымское похмелье. Зачем Путину нужен мост через Керченский пролив Крымское похмелье. Зачем Путину нужен мост через Керченский пролив

Ультрадорогой мост из Краснодарского края на Крымский полуостров открыли 15 мая

Forbes
7 важных фактов о круизном показе Gucci 7 важных фактов о круизном показе Gucci

Детально разбираем инфернальное шоу Алессандро Микеле во французском Арле

Esquire
Навстречу природе Навстречу природе

Загородный дом под Сочи

SALON-Interior
Небо под санкциями. Что потеряет Россия от запрета на пролет иностранных самолетов Небо под санкциями. Что потеряет Россия от запрета на пролет иностранных самолетов

Авиатранспорт и самолетостроение – слишком чувствительные для страны сферы

Forbes
20 важных весенних фактов про клещей 20 важных весенних фактов про клещей

Клещ ползет к тебе с распростертыми объятиями. Бди!

Maxim
10 малоизвестных автомобилей, сделанных в Австрии 10 малоизвестных автомобилей, сделанных в Австрии

Пройдёмся по австрийскому автомобилестроению

Популярная механика
Чистая Амброзио Чистая Амброзио

Бразильская модель, феминистка и активистка Алессандра Амброзио

Tatler
10 признаков, что вы встретили родственную душу 10 признаков, что вы встретили родственную душу

Что мы имеем в виду, когда говорим о «второй половинке»

Psychologies
7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры 7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры

Что отличает тех, кто спорит правильно

Psychologies
Куда бежать в случае зомби-апокалипсиса? Куда бежать в случае зомби-апокалипсиса?

В случае превращения людей в зомби исследователи советуют уезжать из города

Популярная механика
Техника безопасности Техника безопасности

Как детям не утонуть в виртуальном водовороте

Psychologies
Обязательная программа: что нельзя пропустить на Bosco Fresh Fest Обязательная программа: что нельзя пропустить на Bosco Fresh Fest

Bosco Fresh Fest 18 возвращается в Москву

Cosmopolitan
Открыть в приложении