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 возводят дымовые трубы Как возводят дымовые трубы

Какие мысли возникают у нас при виде дымовых труб, выпускающих в небо облака?

Популярная механика
Последние бои Второй Мировой: Берлин, Бреслау, Прага Последние бои Второй Мировой: Берлин, Бреслау, Прага

На 2 мая 1945 года вермахт еще располагал многочисленными группировками

Популярная механика
Цифровой сценарист: как ИИ создает иллюзию свободы выбора Цифровой сценарист: как ИИ создает иллюзию свободы выбора

Как научиться распознавать технологические манипуляции

Forbes
Николай Чудотворец Николай Чудотворец

Николай Цискаридзе рассказал Ксении Соловьёвой об адажио с Владимиром Путиным

Tatler
План Б План Б

Как пережить несчастье, собраться с силами и снова ощутить радость жизни

kiozk originals
У нас есть план У нас есть план

Владимир Янушкевич основал свою джинсовую марку — Plan B

The Rake
Свобода слова Свобода слова

Трёхуровневый пентхаус в Москве

SALON-Interior
«Любовь победит»: Анна Седокова откровенно рассказала о борьбе за дочь «Любовь победит»: Анна Седокова откровенно рассказала о борьбе за дочь

Бывший муж Анны Седоковой Максим Чернявский хочет забрать у нее дочь

Cosmopolitan
Анна Седокова: «Когда я ухожу, мужчины мстят мне» Анна Седокова: «Когда я ухожу, мужчины мстят мне»

Мама, артистка и бизнесвумен – к 35-ти Анна добилась успеха в разных сферах

StarHit
10 неожиданных способов применения газовой горелки 10 неожиданных способов применения газовой горелки

Несколько способов применения газовой горелки, о которых знают далеко не все

Популярная механика
5 тысяч км/ч на магнитной подушке. Какими будут поезда будущего 5 тысяч км/ч на магнитной подушке. Какими будут поезда будущего

Будущее железных дорог от Стивена Кинга, Кристофера Приста и других авторов

СНОБ
Пирог насущный Пирог насущный

Audi Q5 и Jaguar E-Pace. Чья же начинка вкуснее?

АвтоМир
10 немецких автомобилей, о которых вы не знали (часть 3) 10 немецких автомобилей, о которых вы не знали (часть 3)

Продолжаем изучать малоизвестные страницы мирового автомобилестроения

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
Ничего подобного! 8 мифов о еде, в которые пора перестать верить Ничего подобного! 8 мифов о еде, в которые пора перестать верить

Кто-то когда-то сказал, что питаться нужно правильно

Playboy
Угадай, как далеко можно пойти по прямой, никуда не сворачивая? Угадай, как далеко можно пойти по прямой, никуда не сворачивая?

Каким может быть самый длинный прямой пешеходный маршрут

Maxim
10 нестандартных способов улучшить общение, о которых вы никогда не слышали 10 нестандартных способов улучшить общение, о которых вы никогда не слышали

Что можно сделать, чтобы людям было приятно с нами общаться

Cosmopolitan
«О красоте»: отрывок из раннего романа британской писательницы Зэди Смит «О красоте»: отрывок из раннего романа британской писательницы Зэди Смит

Издана книга Зэди Смит «Время свинга» на русском языке

Esquire
«8 подруг Оушена», «Реинкарнация» и другие главные фильмы июня «8 подруг Оушена», «Реинкарнация» и другие главные фильмы июня

Прочитай наши рецензии и реши, бежать ли тебе в кинотеатр

Maxim
Танковый таран – оружие смелых Танковый таран – оружие смелых

Танковый таран – широко распространенный и отработанный тактический прием

Популярная механика
Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018 Свежие идеи: 5 модных сочетаний лета-2018

Актуальные идеи сочетаний для теплого сезона

Cosmopolitan
Вождь и реформы: чем обернется четвертый срок Путина для России Вождь и реформы: чем обернется четвертый срок Путина для России

Новый срок Путина станет отправной точкой для обновления политической системы

Forbes
Трудно быть принцем Трудно быть принцем

Принц Гарри — отнюдь не хрестоматийный принц из сказки

The Rake
Мозаика впечатлений Мозаика впечатлений

Проложить один-единственный маршрут по столице — дело совершенно невозможное

Quattroruote
Как депрессия искажает восприятие реальности Как депрессия искажает восприятие реальности

Депрессия меняет сознание и восприятие

Psychologies
Граф Эссекс: из фаворитов в мятежники Граф Эссекс: из фаворитов в мятежники

Судьбу одного из возлюбленных Елизаветы I мог повторить и Фрэнсис Дрейк

Дилетант
Новые приоритеты: почему в России закрыли производство Lada Priora Новые приоритеты: почему в России закрыли производство Lada Priora

Бывший флагман «АвтоВАЗа» давно и безнадежно устарел

Forbes
От Нонны Мордюковой до Ольги Бузовой: самые болезненные разводы российских звезд От Нонны Мордюковой до Ольги Бузовой: самые болезненные разводы российских звезд

18 историй любви знаменитостей, чье расставание было пропитано  предательствами

Cosmopolitan
На двух стульях На двух стульях

Интерьерные решения от известных фэшн-брендов

Robb Report
Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer Меньше килограмма, 15,6 дюймов: новый ноутбук от Acer

Зарекомендовавшая себя серия Swift 3 получит пополнение

CHIP
Открыть в приложении