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

Цепь переменного токена: почему NFT считают фикцией, но все равно покупают Цепь переменного токена: почему NFT считают фикцией, но все равно покупают

Имеет ли владелец NFT исключительные права на произведения искусства?

Популярная механика
Путь к сердцу женщины: 4 рецепта идеального романтического ужина Путь к сердцу женщины: 4 рецепта идеального романтического ужина

Сытая женщина больше настроена на романтический лад, чем голодная

Playboy
5 сверхспособностей, которые станут доступны людям уже через 5 лет по версии футурологов 5 сверхспособностей, которые станут доступны людям уже через 5 лет по версии футурологов

Какие «суперспособности» станут реальностью уже к 2030 году — и какой ценой?

Maxim
«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
Исследование: мозг пользователей TikTok работает иначе в рискованных ситуациях Исследование: мозг пользователей TikTok работает иначе в рискованных ситуациях

У пользователей TikTok и Reels возрастает склонность к импульсивным решениям

Inc.
Шпионские игры Шпионские игры

Похоже, в российском кинематографе скоро появится свой агент 007

OK!
За миллиард лет до 8 марта: Какие праздники женщины придумали для себя и отмечали тайком от мужчин За миллиард лет до 8 марта: Какие праздники женщины придумали для себя и отмечали тайком от мужчин

Праздники для девочек, в честь девочек и с участием девочек

Maxim
«Дэдпул 2»: на 50 оттенков краснее «Дэдпул 2»: на 50 оттенков краснее

Кем был и кем стал Дэдпул?

Playboy
Брат, два Брат, два

Иван и Сергей Березуцкие изобретают новую русскую кухню

РБК
Теснота Теснота

Наблюдаем за реалити-шоу в центре столицы

Esquire
Ирина Дубцова: Моя заветная мечта – это дочка! Ирина Дубцова: Моя заветная мечта – это дочка!

Мы поговорили с певицей Ириной Дубцовой о воспитании детей и мужских поступках

Лиза
«Замороженные яйца осьминогов забросили на Землю из космоса миллионы лет назад»! Сенсационные выводы ученых «Замороженные яйца осьминогов забросили на Землю из космоса миллионы лет назад»! Сенсационные выводы ученых

Исследование, ратующее за внеземное происхождение братьев наших головоногих

Maxim
Сборная России по футболу Сборная России по футболу

Правила жизни сборной России по футболу

Esquire
АлСиб: легендарная авиатрасса Аляска - Сибирь АлСиб: легендарная авиатрасса Аляска - Сибирь

Легендарная трасса АлСиб в этом году примет летчиков снова

Популярная механика
Покупки в зарубежных онлайн-магазинах Покупки в зарубежных онлайн-магазинах

Интернет открыл принципиально новые возможности для торговли

CHIP
Премия RU.TV: самые странные образы звезд церемонии за все годы Премия RU.TV: самые странные образы звезд церемонии за все годы

Самые странные образы звезд за всю историю премии RU.TV

Cosmopolitan
Мозаика моя Мозаика моя

Эва Рухина оставляет в истории советские пазлы на заводских фасадах Москвы

Esquire
Трудно быть принцем Трудно быть принцем

Принц Гарри — отнюдь не хрестоматийный принц из сказки

The Rake
С чем носить гавайскую рубашку С чем носить гавайскую рубашку

5 поводов надеть гавайскую рубашку

Esquire
«Делайте то, чего никогда не делали раньше»: премия «Инновация» глазами «Сноба» «Делайте то, чего никогда не делали раньше»: премия «Инновация» глазами «Сноба»

Как премия за вклад в искусство обернулась иммерсивным спектаклем

СНОБ
Экотуризм в Армении Экотуризм в Армении

Почувствовать себя экотуристом в Армении проще, чем где-либо

Psychologies
Дело принципа: в суде Швейцарии началась тяжба ЕБРР и Романа Абрамовича Дело принципа: в суде Швейцарии началась тяжба ЕБРР и Романа Абрамовича

Российский миллиардер лично явился в суд для дачи показаний

Forbes
Мы в игре! Мы в игре!

В каких городах развернутся самые жаркие баталии чемпионата мира по футболу

Лиза
Самые дикие и нелепые плакаты к 9 Мая Самые дикие и нелепые плакаты к 9 Мая

Каждый год к Дню Победы «креативные умы» одаряют города страны идиотизмом

Maxim
А мне летать охота: 5 тренировок, которые нарушают законы гравитации А мне летать охота: 5 тренировок, которые нарушают законы гравитации

Пять занятий из нашей подборки способны подарить тебе крылья

Cosmopolitan
Две судьбы Две судьбы

«Две комнаты» — премьерный спектакль московского «Гоголь-центра»

OK!
Клуб по интересам Клуб по интересам

Квартира на Старом Арбате по проекту Юлии Голавской

AD
Целебные травмы Целебные травмы

О трагических событиях из жизни чувствительных натур

Maxim
От 60 и выше. Почему не стоит ждать укрепления рубля к доллару От 60 и выше. Почему не стоит ждать укрепления рубля к доллару

На фоне высокой цены нефти рубль выглядит недооцененным

Forbes
Яндекс.Эксперименты. Как поисковик превратился в экосистему и что это такое Яндекс.Эксперименты. Как поисковик превратился в экосистему и что это такое

В 2011 году среди сотрудников «Яндекса» оказалось 132 долларовых миллионера

Forbes
Открыть в приложении