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

Вот о чем может рассказать цвет ваших ногтей: за ним нужно следить очень внимательно Вот о чем может рассказать цвет ваших ногтей: за ним нужно следить очень внимательно

Иногда цвет ногтей может говорить о наличии серьезных патологий

Популярная механика
Развод не всегда трагедия: как найти плюсы в новой жизни Развод не всегда трагедия: как найти плюсы в новой жизни

О плюсах развода рассказывает коуч Лиза Колдуэлл

Psychologies
На каких самолетах будут летать россияне в ближайшие годы На каких самолетах будут летать россияне в ближайшие годы

Как развивается гражданская авиаотрасль в России

СНОБ
Самые дикие и нелепые плакаты к 9 Мая Самые дикие и нелепые плакаты к 9 Мая

Каждый год к Дню Победы «креативные умы» одаряют города страны идиотизмом

Maxim
Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии

Секс один-два раза в неделю может принести наибольшую психологическую пользу

Inc.
Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018 Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018

Актуальные идеи сочетаний для теплого сезона

Cosmopolitan
Распределение ролей Распределение ролей

Что дает ребенку на разных этапах развития и взросления каждый член семьи

Psychologies
Письмо сестре, которая вырастила меня после смерти родителей Письмо сестре, которая вырастила меня после смерти родителей

Иногда смерть забирает самых важных для ребенка людей — мать и отца

Psychologies
Кислорода не хватает мне Кислорода не хватает мне

Как распознать сезонную гипоксию и справиться с ней

Лиза
Империя «Динамо» Империя «Динамо»

Как сохранилось и почему будет реформировано главное спортивное общество России

РБК
Работники физического труда умирают раньше Работники физического труда умирают раньше

Интенсивные физические нагрузки на работе сокращают жизнь

Популярная механика
Готовим тело к лету Готовим тело к лету

Самые эффективные упражнения на все группы мышц

Домашний Очаг
С расчётом на будущее С расчётом на будущее

Как научить ребёнка математике в России и США

Robb Report
Пламенные моторы будущего Пламенные моторы будущего

Интервью с генеральным директором ЦИАМ Михаилом Гординым

Популярная механика
7 программ, которые тебе надо удалить с компьютера прямо сейчас… 7 программ, которые тебе надо удалить с компьютера прямо сейчас…

...и использовать вместо них сильнодействующие заменители

Maxim
Geely Atlas. В зоне особого внимания Geely Atlas. В зоне особого внимания

Geely Atlas претендует на звание самого толкового «китайца» в России

АвтоМир
На двух стульях На двух стульях

Интерьерные решения от известных фэшн-брендов

Robb Report
Спящая сила: почему рост Китая и Индии не влияет на экономику России Спящая сила: почему рост Китая и Индии не влияет на экономику России

За последние 10 лет объем торговли между Россией и Китаем вырос почти втрое

Forbes
Как ухаживать за грудью? Как ухаживать за грудью?

Кормящей маме нужно соблюдать правила гигиены и ухаживать за молочными железами

9 месяцев
Оденься как парижанка! 7 идей для луков во французском стиле 80х с показа Chanel Оденься как парижанка! 7 идей для луков во французском стиле 80х с показа Chanel

Смотрим 7 актуальных идей в парижском стиле 80-х с показа Chanel

Cosmopolitan
Круче Волочковой: как развить гибкость в домашних условиях Круче Волочковой: как развить гибкость в домашних условиях

Знакомься со списком правил, которые помогут тебе стать гибкой и спортивной

Cosmopolitan
Андреа Давиде и её скульптуры из часовых механизмов Андреа Давиде и её скульптуры из часовых механизмов

Сколько бы ни было измерений у нашего мира, время стоит среди них особняком

Популярная механика
Василий Зайцев: неизвестная история легендарного снайпера Василий Зайцев: неизвестная история легендарного снайпера

Кем был в реальности знаменитый русский снайпер

Maxim
Воры времени Воры времени

Эти люди приходят к вам и не уходят

Psychologies
Цигун как духовная и энергетическая практика: техника безопасности Цигун как духовная и энергетическая практика: техника безопасности

Что будет, если начать практику цигун с дыхания?

Psychologies
Трудный разговор: молчать нельзя нападать Трудный разговор: молчать нельзя нападать

Переговоры бывают трудными не только для первых лиц государств

Psychologies
«Как я вышел из ступора» «Как я вышел из ступора»

Своей историей делится психолог

Psychologies
«Холодные» родители и их взрослые дети «Холодные» родители и их взрослые дети

О проблемах, с которыми сталкиваются недолюбленные дети

Psychologies
Премия RU.TV: самые странные образы звезд церемонии за все годы Премия RU.TV: самые странные образы звезд церемонии за все годы

Самые странные образы звезд за всю историю премии RU.TV

Cosmopolitan
От 60 и выше. Почему не стоит ждать укрепления рубля к доллару От 60 и выше. Почему не стоит ждать укрепления рубля к доллару

На фоне высокой цены нефти рубль выглядит недооцененным

Forbes
Открыть в приложении