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

Что такое синдром «компьютерной шеи» и чем он опасен: проверьте, есть ли он у вас Что такое синдром «компьютерной шеи» и чем он опасен: проверьте, есть ли он у вас

Чем может быть опасен синдром «компьютерной шеи» и что с этим делать

Популярная механика
Что носили мужчины на этой неделе Что носили мужчины на этой неделе

Diddy во всем белом, Дональд Гловер во всем красном

GQ
Как проверить магнетрон в микроволновке — ищем проблему низкой мощности в домашних условиях Как проверить магнетрон в микроволновке — ищем проблему низкой мощности в домашних условиях

Заметили, что микроволновка перестала разогревать пищу?

CHIP
“Донбасс” Сергея Лозницы. О чем фильм, победивший в Каннах “Донбасс” Сергея Лозницы. О чем фильм, победивший в Каннах

Рассказываем, как устроен фильм “Донбасс”

Esquire
В СССР шахматы не были просто игрой. Они обостряли отношения с США в холодную войну В СССР шахматы не были просто игрой. Они обостряли отношения с США в холодную войну

Почему шахматы использовали как оружие холодной войны?

Maxim
Самые стильные диктаторы: от Саддама до Фиделя Самые стильные диктаторы: от Саддама до Фиделя

Современные лидеры государств в массе своей слишком правильные

Playboy
«Потребителю следует опасаться продуктов без Е-добавок» «Потребителю следует опасаться продуктов без Е-добавок»

Правда ли надо бояться буквы Е и так ли ужасны консерванты и красители

Maxim
Катерина Мурашова: поколенческий невроз Катерина Мурашова: поколенческий невроз

Зачем мы лишаем детей свободного времени

СНОБ
11 последствий пережитого в детстве сексуального насилия 11 последствий пережитого в детстве сексуального насилия

Симптомы, от которых страдают дети, пережившие насилие или домогательства

Psychologies
Мать и дочь: два взгляда на воспитание Мать и дочь: два взгляда на воспитание

Как проблемы в отношениях воспринимаются с точки зрения взрослого и ребенка

Psychologies
Пластик фантастик Пластик фантастик

Как носить пластик и винил так, чтобы при этом выжить

L’Officiel
Тянет на пятёрку Тянет на пятёрку

Основные тендендции миланского Salone del Mobile

Robb Report
Тест и обзор OnePlus 6 128Гб: убийца флагманов в стеклянном доспехе Тест и обзор OnePlus 6 128Гб: убийца флагманов в стеклянном доспехе

Россия ждет его с нетерпением OnePlus 6

CHIP
Правила жизни Максима Фадеева Правила жизни Максима Фадеева

Композитор, музыкальный продюсер, 50 лет, Москва

Esquire
Лихие девяностые Лихие девяностые

Интервью с директором парка Горького Мариной Люльчук

L’Officiel
Переводчик Виктор Сонькин — о качественном нон-фикшене и любви к Пушкину Переводчик Виктор Сонькин — о качественном нон-фикшене и любви к Пушкину

Филолог и переводчик Виктор Сонькин признается в любви к Пушкину

Esquire
ЧМ 2018. Куда приводят матчи ЧМ 2018. Куда приводят матчи

Гид по городам чемпионата мира по футболу

GQ
Моего ума дело Моего ума дело

Звезды-бизнесмены

StarHit
Грубо говоря Грубо говоря

Glamour обнаружил троллей, хейтеров и сетевых агрессоров среди своих читательниц

Glamour
Кит Ричардс Кит Ричардс

Мы поболтали с Китом Ричардсом обо всем на свете

Maxim
Секрет гармонии в любви Секрет гармонии в любви

Как помирить Венеру и Плутон в гороскопе, чтобы не соревноваться за лидерство

Лиза
Выпускной: чем проще, тем лучше? Выпускной: чем проще, тем лучше?

Современные школьники все реже хотят участвовать в «ярмарке тщеславия»

Psychologies
Где провести летние каникулы Где провести летние каникулы

Пароли и явки на белоснежные пляжи Занзибара и Португалии

Vogue
Самые горячие брюнетки Голливуда: чем они заняты вне кино Самые горячие брюнетки Голливуда: чем они заняты вне кино

Чем еще помимо кино занимаются известные актрисы-брюнетки

Playboy
Иду на рекорд! Иду на рекорд!

Как привить ребенку любовь к спорту

Лиза
Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!» Владимир Сурдин: «Интернет из космоса не боится никакого контроля!»

Наш гость — Владимир Сурдин, астроном, доцент физфака МГУ

Maxim
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
Как классический костюм стал свадебным Как классический костюм стал свадебным

Bespoke-пара в классическом Navy Blue

The Rake
Вдруг подул северный ветер Вдруг подул северный ветер

Зачем российские учителя едут работать в Таджикистан?

Русский репортер
«Мама, я твоя дочь, обрати на меня внимание!» «Мама, я твоя дочь, обрати на меня внимание!»

Ире было 22 года, когда умерла ее старшая сестра Вика

Psychologies
Открыть в приложении