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 простых привычек, которые помогают поднять настроение 10 простых привычек, которые помогают поднять настроение

Настроение поднять очень просто — достаточно знать о том, как работает тело

Популярная механика
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
Трое в лодке: на ком лежит ответственность за кибербезопасность Трое в лодке: на ком лежит ответственность за кибербезопасность

Кто виноват в том, что хакерам удалось провести успешную кибератаку?

Forbes
Панические атаки Панические атаки

Как отличить паническую атаку от «просто дискомфорта» и чем себе помочь

9 месяцев
10 вещей, которые нужно успеть сделать для пожилых родителей 10 вещей, которые нужно успеть сделать для пожилых родителей

Список бесценных вещей, которые вы можете сделать для ваших родителей

Maxim
След на воде След на воде

Шлюп Ngoni постройки голландской верфи Royal Huisman

Robb Report
9 альтернативных концовок известных фильмов! 9 альтернативных концовок известных фильмов!

Самые популярные альтернативные концовки известных фильмов и сериалов

Maxim
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
5 правил успешных переговоров 5 правил успешных переговоров

Рассказывает Екатерина Стародубцева, совладельца рекрутингового агентства

Psychologies
#Ялюблюсвоюработу #Ялюблюсвоюработу

Певица Валерия недавно отметила юбилей

OK!
«Бессмертный полк»: звезды показали своих родных, прошедших войну «Бессмертный полк»: звезды показали своих родных, прошедших войну

Традиция проводить в День Победы «Бессмертный полк» затронула и знаменитостей

Cosmopolitan
Что молодые музыканты думают о жизни в России: отвечают Гречка, Что молодые музыканты думают о жизни в России: отвечают Гречка,

Esquire поговорил с молодыми музыкантами о том, как им живется в России

Esquire
Как криптостартапы меняют реальность: 7 сфер, в которых уже используются технологии блокчейна Как криптостартапы меняют реальность: 7 сфер, в которых уже используются технологии блокчейна

В ближайшие 5 лет криптовалюты станут «подрывной технологией» многих областей

СНОБ
Афроамериканская активистка опубликовала манифест-обращение к белым Афроамериканская активистка опубликовала манифест-обращение к белым

Не хочешь быть расистом или белым супремасистом — следуй этим правилам!

Maxim
Шпионские игры Шпионские игры

Похоже, в российском кинематографе скоро появится свой агент 007

OK!
Lada Largus: обречен на успех Lada Largus: обречен на успех

Жители СССР таким автомобилем грезили во сне

АвтоМир
Я, снова я и опять я Я, снова я и опять я

Четыре самых токсичных типа нарциссизма

Cosmopolitan
История одной искалеченной души и бенефис Бенедикта Камбербэтча: о чем сериал «Патрик Мелроуз» История одной искалеченной души и бенефис Бенедикта Камбербэтча: о чем сериал «Патрик Мелроуз»

На канале Showtime состоялась премьера сериала «Патрик Мелроуз»

Esquire
Объект 279: самый необычный танк, похожий на НЛО Объект 279: самый необычный танк, похожий на НЛО

Боевые машины с нестандартной формой корпуса

Популярная механика
Как ухаживать за бородой: выбираем форму и средства Как ухаживать за бородой: выбираем форму и средства

Средства для ухода за бородой

Esquire
Ученые смеются над стоковыми фотографиями Ученые смеются над стоковыми фотографиями

Ученые начали в твиттере флешмоб о плохих стоковых фотографиях

Популярная механика
Как правильно использовать время Как правильно использовать время

Кто вы — «сова» или «жаворонок»?

Psychologies
Не делай так: 10 ошибок домашнего окрашивания, которые портят твои волосы Не делай так: 10 ошибок домашнего окрашивания, которые портят твои волосы

Не всегда получившийся цвет волос полностью соответствует нашим ожиданиям

Cosmopolitan
5 салонных процедур с мгновенным эффектом 5 салонных процедур с мгновенным эффектом

Пять процедур, которые подходят как мужчинам, так и женщинам

Esquire
Овощная артиллерия: как построить картофельную пушку Овощная артиллерия: как построить картофельную пушку

Мы построили картофельную пушку, и она работает!

Популярная механика
Карта дня беспилотника Карта дня беспилотника

Как города России готовятся к появлению беспилотных автомобилей

Популярная механика
Паспорт на выбор Паспорт на выбор

Варианты получения альтернативного гражданства

Robb Report
Заскучал? 9 лайфхаков, чтобы скрасить рабочие будни Заскучал? 9 лайфхаков, чтобы скрасить рабочие будни

Девять милых и невинных способов немного скрасить серые рабочие будни

Playboy
Топ-5 совершенно чокнутых ситуаций в хоккее! Топ-5 совершенно чокнутых ситуаций в хоккее!

Наслаждайся невероятными хоккейными историями с видеоповторами лучших моментов

Maxim
49 вопросов, которые укрепят ваши отношения 49 вопросов, которые укрепят ваши отношения

Как повторить прекрасные мгновения с партнером

Psychologies
Открыть в приложении