Лента TH Новости Глобальные вызовы



Добро пожаловать в эпоху квантового интернета

∴ 469

Скорость, безопасность, доступность. Ключевые требования для квантового интернета. И они уже здесь.

1259

Благодаря интернету, мы оказались посреди бури информации. Хотя новые возможности создают угрозы, в частности это условия для шпионажа и кражи информации. Квантовое шифрование может сделать это невозможным. И это не простые слова, а подкрепленные практикой.

Ученые использовали китайский спутник Micius для отправки данных, через протокол квантового шифрования. Данные передавались между Китаем и Австрией. Этот эксперимент воистину приближает мир к глобальному квантовому Интернету.

Micius был запущен в августе 2016 года, чтобы экспериментировать с квантовой связью и шифрованием.
Обычные спутники передают информацию по радио или микроволновым системам связи. Micius использует квантово запутанные фотоны для эффективной «телепортации» информации. Два фотона запутаны, и об этом известно получателю и отправителю. Это при условии, что расстояние между частицами может быть каким угодно большим. В прошлом году Micius побил рекорд в передаче данных посредством квантовой связи, отправив сообщение на расстояние 1200 км (746 миль).

Квантовая связь чрезвычайно быстра и безопасна. Он работает так же, как знаменитый мыслящий эксперимент Шредингера. В нём кошка находится в состоянии суперпозиции, будучи одновременно живой и мертвой. Так будет продолжаться бесконечно долго, пока наблюдатель не заглянет в ящик и не проверит кошку.

В квантовом распределении ключей (QKD) сообщение отправляется как отдельные фотоны, находящиеся в квантовых состояниях суперпозиции. Это означает, что 1 фотон выступает одновременно нулем и единицей. Сообщение кодируется и декодируется через устройства на каждом конце линии связи, что эффективно трансформирует каждый входящий фотон в требуемое состояние: единица или ноль. Если неавторизованное лицо попытается перехватить сообщение, сам акт его наблюдения заставит суперпозицию каждого фотона переключиться в случайное состояние, исказив сообщение для хакера и предупредив получателя о нарушении.

Ученые теперь использовали Micius для передачи данных, зашифрованных протоколом QKD между Австрией и Китаем, на рекордной дистанции 7 600 км. Спутник сначала установил безопасный ключ для себя и одной наземной станции, затем настроил другой ключ с другой станцией и начал передачу информации. Сообщениями были изображения, размером около 5 кБ.

Сами изображения несли образы Эрвина Шрёдингера и китайского ученого 5-го века, Micius. Квантовый спутник был назван в честь последнего.
Чтобы поддержать передачу, ученые провели видеоконференцию между Академиями наук Китая и Австрии. В течение 75-минутного вызова было передано около 2 ГБ данных, включая квантовый ключ на 560 кбит. Конференция также была зашифрована с использованием расширенного стандарта шифрования AES-128, который обновлял 128-битные сменные ключи один раз в секунду.

Эксперименты хорошо зарекомендовали себя для развертывания квантовых сетей связи в глобальном масштабе. Наземные квантовые сети уже используются в некоторых областях и способны передавать данные на расстояние около 100 км. С квантовыми спутниками, такими как Micius, квантовый интернет может быстро обрести популярность в мире.

Филипп Дончев