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 правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца Как правильно выбрать собаку: простые тесты для определения своего питомца

Как при выборе собаки оценить её характер и поведение

Популярная механика
Страна наличных. Как научить россиян обращаться с деньгами Страна наличных. Как научить россиян обращаться с деньгами

Большинство россиян до сих пор предпочитают расплачиваться наличными

Forbes
Домашняя работа: как привести IT в ЖКХ в порядок Домашняя работа: как привести IT в ЖКХ в порядок

О том, что можно сделать с хаосом в жилищно-коммунальном IT

Forbes
Токсичные мысли: чем они вредны и как их избежать Токсичные мысли: чем они вредны и как их избежать

О чем вы говорите с близкими? Как токсичная информация влияет на нашу жизнь

Psychologies
Вместо похода к психологу: 4 домашних дела, которые помогут успокоить нервы Вместо похода к психологу: 4 домашних дела, которые помогут успокоить нервы

Как снизить уровень стресса и снять тревогу в домашних условиях?

ТехИнсайдер
Кому и когда можно держать за руку Меланию Трамп Кому и когда можно держать за руку Меланию Трамп

Могут ли первые лица государств и монаршие особы проявлять чувства на публике

Vogue
Форма еды Форма еды

О том, что такое гормональное питание и чем оно полезно

Добрые советы
Брат, два Брат, два

Иван и Сергей Березуцкие изобретают новую русскую кухню

РБК
Эффект бабочки Эффект бабочки

Флоренс Уэлч выпускает этим летом первый за три года альбом

Vogue
«Воздушный секс» и другие безумные секс-соревнования «Воздушный секс» и другие безумные секс-соревнования

Знакомим тебя с самыми странными и невероятными сексуальными чемпионатами

Cosmopolitan
Правила жизни Элиса Купера Правила жизни Элиса Купера

Элис Купер. Музыкант, 70 лет, Лос-Анджелес

Esquire
Ракетный гольф: технологическое безумие Ракетный гольф: технологическое безумие

Американец Даг Фрост умудрился «скрестить» гольф и любительское ракетостроение

Популярная механика
Наташа Королева: «Дома стриптиз для мужа танцую я» Наташа Королева: «Дома стриптиз для мужа танцую я»

Певица Наташа Королева 31 мая отметит юбилей

StarHit
Взлет и падение (и госпитализация) Майка Хьюза Взлет и падение (и госпитализация) Майка Хьюза

Американец Майкл Хьюз построил в гараже ракету

Maxim
Научный подход к знакомствам Научный подход к знакомствам

О каких принципах и нюансах нужно знать, чтобы найти пару

Psychologies
Увидеть своими глазами Увидеть своими глазами

Зачем люди со всего мира едут в порты захода кругосветной гонки Volvo Ocean Race

Robb Report
10 Instagram-аккаунтов, которые помогут тебе полюбить себя 10 Instagram-аккаунтов, которые помогут тебе полюбить себя

Подборка вдохновляющих аккаунтов. Подписывайся и наслаждайся!

Cosmopolitan
Сложнее, чем кажется: наука правильного торможения Сложнее, чем кажется: наука правильного торможения

На процесс торможения влияет колоссальное количество факторов

Популярная механика
Личное дело Ксении Собчак Личное дело Ксении Собчак

Ксения Собчак сняла документальный фильм об отце  — политике ярком и стильном

Vogue
Цветопредставление: зачем нужны цветные корректоры и как ими пользоваться Цветопредставление: зачем нужны цветные корректоры и как ими пользоваться

Как пользоваться корректорами, чтобы не выглядеть клоуном

Cosmopolitan
15 самых стильных футбольных тренеров 15 самых стильных футбольных тренеров

15 самых стильных тренеров в мировом футболе

GQ
Супергерои и Смерть. Почему «Мстители: Война бесконечности» — лучший фильм Marvel Супергерои и Смерть. Почему «Мстители: Война бесконечности» — лучший фильм Marvel

Еще никогда критики не чувствовали себя настолько униженными и бесполезными

Esquire
12 фактов о «Евровидении»! Ты узнаешь о нем больше, чем даже люди, которые его действительно смотрят! 12 фактов о «Евровидении»! Ты узнаешь о нем больше, чем даже люди, которые его действительно смотрят!

Конкурс «Евровидение» впервые был показан в 1956 году

Maxim
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

Дизайн – это вовсе не то, как выглядит какой-то предмет

Популярная механика
Girls in Vogue: Ира и Катя Петелины Girls in Vogue: Ира и Катя Петелины

Модели, которые готовятся к выпускному, рассказали Vogue о своих мечтах и музах

Vogue
Поймай меня, если сможешь Поймай меня, если сможешь

Фотограф Винсент Леврат (Vincent Levrat) снимает охотников на радиозонды

Esquire
Гости с севера. Чьи интересы представляют новые министры Гости с севера. Чьи интересы представляют новые министры

Владимир Якушев изначально оценивался как креатура Сергея Собянина

Forbes
США возмущены песней-победительницей Евровидения, Япония — нет США возмущены песней-победительницей Евровидения, Япония — нет

Про этическую драму континентального масштаба из-за культурной апроприации

Maxim
Инвестиции на ярославском направлении Инвестиции на ярославском направлении

Ярославская область обладает большим потенциалом для бизнеса

РБК
Жена дьявола: как сложились судьбы первых леди Третьего рейха Жена дьявола: как сложились судьбы первых леди Третьего рейха

Эти женщины искренне любили своих мужей и верили в нацистскую идеологию

Cosmopolitan
Открыть в приложении