Квантын физик нь мэдээллийг хамгаалах цоо шинэ аргыг санал болгож байна. Энэ нь яагаад хэрэгтэй вэ, одоо аюулгүй харилцааны суваг тавих боломжгүй байна уу? Мэдээж та чадна. Гэвч квант компьютерууд аль хэдийн бүтээгдсэн бөгөөд тэдгээр нь хаа сайгүй түгээмэл болох агшинд орчин үеийн шифрлэлтийн алгоритмууд ямар ч хэрэггүй болно, учир нь эдгээр хүчирхэг компьютерууд тэдгээрийг хэдхэн секундын дотор эвдэж чаддаг. Квантын холбоо нь фотонуудыг ашиглан мэдээллийг шифрлэх боломжийг олгодог - энгийн бөөмс.
Ийм компьютерууд квантын сувагт нэвтэрснээр фотонуудын бодит байдлыг ямар нэг байдлаар өөрчлөх болно. Мөн мэдээлэл авах гэж оролдох нь түүнийг эвдэх болно. Мэдээжийн хэрэг мэдээлэл дамжуулах хурд нь одоогийн байгаа бусад сувгуудаас, жишээлбэл, утасны холболттой харьцуулахад бага байна. Гэхдээ квант харилцаа холбоо нь илүү өндөр түвшний нууцлалыг өгдөг. Энэ нь мэдээжийн хэрэг маш том давуу тал юм. Ялангуяа цахим гэмт хэрэг өдөр бүр нэмэгдэж байгаа өнөө үед.
Даммигийн квант холбоо
Тагтааны шууданг телеграфаар орлуулсаны дараа, телеграфыг радиогоор сольсон. Мэдээжийн хэрэг өнөөдөр энэ нь алга болоогүй ч орчин үеийн бусад технологиуд гарч ирэв. Арваадхан жилийн өмнө интернет өнөөгийнх шиг тийм ч өргөн тархаагүй байсан бөгөөд үүнд нэвтрэхэд нэлээд хэцүү байсан - та интернет клубууд руу явах, маш үнэтэй карт худалдаж авах гэх мэт хэрэгтэй байсан. Өнөөдөр бид ийм орчинд амьдардаггүй. Интернэтгүй цаг, бид 5G-г тэсэн ядан хүлээж байна.
Гэхдээ дараагийн шинэ харилцаа холбооны стандарт нь одоо интернет ашиглан мэдээлэл солилцох зохион байгуулалт, бусад гаригийн суурин газраас хиймэл дагуулаас мэдээлэл хүлээн авах гэх мэт асуудлуудыг шийдэж чадахгүй. Энэ бүх өгөгдлийг найдвартай хамгаалах ёстой. Үүнийг квант орооцолдол гэж нэрлэгдэх аргыг ашиглан зохион байгуулж болно.
Квантын бонд гэж юу вэ? "Дамми"-ын хувьд энэ үзэгдлийг янз бүрийн квант шинж чанаруудын холболт гэж тайлбарладаг. Энэ нь бөөмс нь бие биенээсээ хол зайд тусгаарлагдсан ч хадгалагдана. Квантын орооцолдох аргыг ашиглан шифрлэж, дамжуулсан түлхүүр нь түүнийг таслан зогсоохыг оролдсон хагарчдад үнэ цэнэтэй мэдээлэл өгөхгүй. Гадны оролцоотойгоор системийн төлөв өөрчлөгдөх тул тэд өөр тоо л авна.
Гэхдээ хэдэн арван км явсны дараа дохио унтарсан тул дэлхий даяар мэдээлэл дамжуулах системийг бий болгох боломжгүй байсан. 2016 онд хөөргөсөн хиймэл дагуул нь 7000 км-ээс дээш зайд квант түлхүүр дамжуулах схемийг хэрэгжүүлэхэд тусална.
Шинэ холболтыг ашиглах анхны амжилттай оролдлогууд
Хамгийн анхны квант криптографийн протоколыг 1984 онд олж авсан.г. Өнөөдөр энэ технологийг банкны салбарт амжилттай ашиглаж байна. Алдартай компаниуд өөрсдийн бүтээсэн криптосистемээ санал болгодог.
Квантын холбооны шугам нь стандарт шилэн кабелиар явагддаг. Орос улсад Новые Черемушки болон Коровый Вал дахь Газпромбанкны салбаруудын хооронд анхны аюулгүй суваг тавигдсан. Нийт урт нь 30.6 км, түлхүүр дамжуулах үед алдаа гардаг, гэхдээ тэдгээрийн хувь нь хамгийн бага - ердөө 5%.
Хятад квантын холбооны хиймэл дагуул хөөргөсөн
Дэлхийн анхны ийм хиймэл дагуулыг Хятадад хөөргөсөн. Long March-2D пуужинг 2016 оны 8-р сарын 16-нд Жиу Чуань хөөргөх талбайгаас хөөргөсөн. 600 кг жинтэй хиймэл дагуул нарны синхрон тойрог замд 2 жилийн турш 310 миль (эсвэл 500 км) өндөрт ниснэ. Төхөөрөмжийн дэлхийг тойрон эргэх хугацаа нэг цаг хагас байна.
Квантын холбооны хиймэл дагуулыг МЭ 5-р зуунд амьдарч байсан гүн ухаантны нэрээр Мициус буюу "Мо-Цзы" гэж нэрлэдэг. мөн нийтлэг итгэдэг шиг, хамгийн түрүүнд оптик туршилт хийсэн. Эрдэмтэд квант орооцолдох механизмыг судалж, Төвд дэх хиймэл дагуул болон лабораторийн хооронд квантын телепортац хийх гэж байна.
Сүүлийнх нь бөөмийн квант төлөвийг өгөгдсөн зайд дамжуулдаг. Энэ процессыг хэрэгжүүлэхийн тулд бие биенээсээ хол зайд байрлах орооцолдсон (өөрөөр хэлбэл холбогдсон) хос бөөмс хэрэгтэй. Квантын физикийн дагуу тэд бие биенээсээ хол байсан ч хамтрагчийн төлөв байдлын талаархи мэдээллийг авах боломжтой. Энэ нь та хангаж чадна гэсэн үг юмСансарын гүнд байгаа тоосонцор, лабораторид ойрхон байгаа хамтрагчдаа нөлөөлөх.
Хиймэл дагуул нь орооцолдсон хоёр фотон үүсгэж, дэлхий рүү илгээнэ. Туршлага амжилттай болвол шинэ эриний эхлэлийг тавина. Ийм олон арван хиймэл дагуулууд нь квант интернетийг хаа сайгүй ашиглах боломжийг хангаад зогсохгүй, Ангараг болон Сарны ирээдүйн суурьшлын хувьд сансар огторгуйд квантын харилцаа холбоог бий болгож чадна.
Бидэнд яагаад ийм хиймэл дагуул хэрэгтэй байна
Гэхдээ яагаад квант холбооны хиймэл дагуул хэрэгтэй байна вэ? Ердийн хиймэл дагуулууд хангалттай биш гэж үү? Баримт нь эдгээр хиймэл дагуулууд ердийнхөө орлохгүй. Квантын харилцааны зарчим нь одоо байгаа өгөгдөл дамжуулах уламжлалт сувгуудыг кодлох, хамгаалах явдал юм. Үүний тусламжтайгаар жишээлбэл, 2007 онд Швейцарьт болсон парламентын сонгуулийн үеэр аюулгүй байдлыг аль хэдийн хангасан.
The Battelle Memorial Institute, ашгийн бус судалгааны байгууллага нь квант орооцолдох аргыг ашиглан АНУ (Охайо) болон Ирланд (Дублин) дахь салбаруудын хооронд мэдээлэл солилцдог. Үүний зарчим нь гэрлийн энгийн бөөмс болох фотонуудын зан төлөвт суурилдаг. Тэдгээрийн тусламжтайгаар мэдээллийг кодчилж, хүлээн авагч руу илгээдэг. Онолын хувьд хөндлөнгийн хамгийн болгоомжтой оролдлого ч гэсэн ул мөр үлдээх болно. Квантын түлхүүр нэн даруй өөрчлөгдөх бөгөөд хакер хийхийг оролдсон нь утгагүй тэмдэгтийн багцтай болно. Иймд эдгээр холбооны сувгаар дамжих бүх өгөгдлийг саатуулж, хуулах боломжгүй.
Хиймэл дагуулЭрдэмтэд газрын станц болон хиймэл дагуулын хоорондох түлхүүр хуваарилалтыг туршихад тусална.
Шанхайгаас Бээжин хүртэлх 4 хотыг нэгтгэсэн нийт 2 мянган км урт шилэн кабелийн ачаар Хятад дахь квантын холбоо хэрэгжинэ. Фотонуудын цуваа хязгааргүй дамжих боломжгүй бөгөөд станц хоорондын зай их байх тусам мэдээлэл эвдрэх магадлал өндөр болно.
Тодорхой зайны дараа дохио бүдгэрч, мэдээллийн зөв дамжуулалтыг хадгалахын тулд эрдэмтэд 100 км тутамд дохиог шинэчлэх арга хэрэгтэй болдог. Кабелийн хувьд үүнийг түлхүүрийг шинжилж, шинэ фотоноор хуулж, цааш үргэлжлүүлэх баталгаатай зангилаагаар дамжуулан хийдэг.
Бага түүх
1984 онд Монреалийн Их Сургуулийн Брасард Ж., IBM-ийн Беннет Си нар фотоныг криптографид ашиглаж, найдвартай суурь суваг олж авах боломжтой гэж санал болгосон. Тэд шифрлэлтийн түлхүүрүүдийг квант дахин хуваарилах энгийн схемийг санал болгосон бөгөөд үүнийг BB84 гэж нэрлэсэн.
Энэ схем нь квантын сувгийг ашиглан хоёр хэрэглэгчийн хооронд мэдээллийг туйлшруулсан квант төлөв хэлбэрээр дамжуулдаг. Чагнасан хакер эдгээр фотоныг хэмжих гэж оролдох боловч дээр дурдсанчлан тэдгээрийг гуйвуулахгүйгээр хийж чадахгүй. 1989 онд IBM судалгааны төвд Брассард, Беннет нар дэлхийн хамгийн анхны ажилладаг квант криптографийн системийг бүтээжээ.
Квант-оптик юу хийдэгкриптографийн систем (KOKS)
COKS-ийн үндсэн техникийн үзүүлэлтүүд (алдааны хурд, өгөгдөл дамжуулах хурд гэх мэт) нь квант төлөвийг бүрдүүлдэг, дамжуулдаг, хэмждэг суваг үүсгэгч элементүүдийн параметрүүдээр тодорхойлогддог. Ихэвчлэн COKS нь дамжуулах сувгаар холбогдсон хүлээн авах болон дамжуулах хэсгүүдээс бүрддэг.
Цацрагийн эх үүсвэрүүдийг 3 ангилалд хуваадаг:
- лазер;
- микролазер;
- гэрэл ялгаруулах диод.
Оптик дохиог дамжуулахын тулд шилэн кабелийн LED-ийг янз бүрийн загвартай кабельд нэгтгэн зөөгч болгон ашигладаг.
Квантын харилцааны нууцын мөн чанар
Дамжуулж буй мэдээллийг олон мянган фотоноор импульсээр кодлодог дохионоос нэг импульс дунджаар нэгээс бага байдаг дохио руу шилжихэд квант хууль хэрэгжиж эхэлдэг. Эдгээр хуулиудыг сонгодог криптографийн тусламжтайгаар ашиглах нь нууцлалыг бий болгодог.
Гейзенбергийн тодорхойгүй байдлын зарчмыг квант криптографийн төхөөрөмжид ашигладаг бөгөөд үүний ачаар квант системийг өөрчлөх оролдлого нь түүнд өөрчлөлт оруулдаг бөгөөд ийм хэмжилтийн үр дүнд үүссэн формацыг хүлээн авагч тал худал гэж тодорхойлдог.
Квантын криптограф нь хакердахаас 100% хамгаалагдсан уу?
Онолын хувьд тийм, гэхдээ техникийн шийдэл нь бүрэн найдвартай биш юм. Халдагчид лазер туяаг ашиглаж эхэлсэн бөгөөд үүний тусламжтайгаар квант мэдрэгчийг харалган, дараа нь тэд хариу өгөхөө больсон.фотонуудын квант шинж чанар. Заримдаа олон фотоны эх сурвалжийг ашигладаг бөгөөд хакерууд тэдгээрийн аль нэгийг алгасаж, ижил эх сурвалжийг хэмжих боломжтой байдаг.
