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

Не заскучать в дороге: сколько фильмов и сериалов можно посмотреть, путешествуя по самым популярным направлениям России Не заскучать в дороге: сколько фильмов и сериалов можно посмотреть, путешествуя по самым популярным направлениям России

Подборка сериалов и фильмов, которые можно посмотреть в дороге

Популярная механика
Самые дикие и смешные ошибки в Тотальном диктанте-2018! Самые дикие и смешные ошибки в Тотальном диктанте-2018!

«Окуренные домики» и другие милые нелепости, встреченные в текстах

Maxim
Умные ногти: что такое NFC-маникюр и как его сделать Умные ногти: что такое NFC-маникюр и как его сделать

Как сделать свои ногти умными? Встроить в них NFC-чип!

VOICE
Флоранс Илли-Хворостовская: «Дима снится мне каждую ночь» Флоранс Илли-Хворостовская: «Дима снится мне каждую ночь»

Интервью с главной женщиной певца Дмитрия Хворостовского

StarHit
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Объект 279: самый необычный танк, похожий на НЛО Объект 279: самый необычный танк, похожий на НЛО

Боевые машины с нестандартной формой корпуса

Популярная механика
Эхо войны: правнуки ветеранов расплачиваются за их непрожитое горе Эхо войны: правнуки ветеранов расплачиваются за их непрожитое горе

Какие зашифрованные послания передали нам через десятилетия предки

Psychologies
Лучшие шутки об инсценировке убийства Аркадия Бабченко! Лучшие шутки об инсценировке убийства Аркадия Бабченко!

Сравнения ожившего Бабченко со всеми бессмертными персонажами в культуре

Maxim
Твои, мои и наши: как помочь детям, когда у родителей новые отношения Твои, мои и наши: как помочь детям, когда у родителей новые отношения

Об отношениях между детьми и их родителями в новом браке

Домашний Очаг
Хочу, не хочу Хочу, не хочу

Что делать, если вы не подходите друг другу в сексуальной сфере

Домашний Очаг
Счастье есть Счастье есть

Некоторые эмоциональные привычки мешают нам жить

StarHit
Любить вопреки. Три невесты британских принцев из простых семей Любить вопреки. Три невесты британских принцев из простых семей

Девушки из народа, которые смогли получить почетные титулы после замужества

Forbes
Куплю-продам: редактор Cosmo тестирует сервис доставки Avito Куплю-продам: редактор Cosmo тестирует сервис доставки Avito

С новой услугой доставки покупать и продавать вещи стало еще проще и безопаснее

Cosmopolitan
Последние бои Второй Мировой: Берлин, Бреслау, Прага Последние бои Второй Мировой: Берлин, Бреслау, Прага

На 2 мая 1945 года вермахт еще располагал многочисленными группировками

Популярная механика
Можно ли возродить динозавров? Можно ли возродить динозавров?

Смогут ли люди когда-нибудь погулять по парку хоть какого-нибудь периода?

Популярная механика
Иностранные танки в армии СССР Иностранные танки в армии СССР

В спорах на тему «что лучше – Шерман или Т-34?» доминируют эмоции и политика

Популярная механика
Как купить правильный ПК: от мини до «башни» Как купить правильный ПК: от мини до «башни»

Рассказываем о преимуществах и недостатках самых распространенных типов корпусов

CHIP
10 малоизвестных автомобилей, сделанных в Австрии 10 малоизвестных автомобилей, сделанных в Австрии

Пройдёмся по австрийскому автомобилестроению

Популярная механика
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
Профессиональные шахматисты живут дольше обычных людей: исследование Профессиональные шахматисты живут дольше обычных людей: исследование

Открытие австралийских ученых

Популярная механика
Белый дом Белый дом

Загородная резиденция в курортном районе Одессы на самом берегу моря

SALON-Interior
Связаны корнями Связаны корнями

Хореограф и xудожник возвращают людей к жизни через искусство

Seasons of life
Просто забей Просто забей

Альтернатива классической игре — попинать горящий мяч или поплескаться в болоте

GQ
Вода как воля и представление: несколько свежих научных фактов, которые перевернут твое представление о воде! Вода как воля и представление: несколько свежих научных фактов, которые перевернут твое представление о воде!

Вода — дико загадочная субстанция и, может быть, вообще инопланетный разум

Maxim
Выдающийся профиль Выдающийся профиль

Блогеры и диджитал-гуру рассказывают, как заработать свой первый миллион

Glamour
Добавляем функции смартфону: Android без Google Добавляем функции смартфону: Android без Google

Способ избавиться от Google

CHIP
Поймай меня, если сможешь Поймай меня, если сможешь

Фотограф Винсент Леврат (Vincent Levrat) снимает охотников на радиозонды

Esquire
Если любовь требует усилий, разве она настоящая? Если любовь требует усилий, разве она настоящая?

Конфликты в отношениях заставляют задуматься, подходим ли мы друг другу

Psychologies
Правильные биографии: чем новые министры заслужили свои места Правильные биографии: чем новые министры заслужили свои места

Владимир Путин утвердил новый состав правительства

Forbes
Немного огня: стоит ли бороться за уставших сотрудников Немного огня: стоит ли бороться за уставших сотрудников

Даже самая мотивированная команда иногда нуждается отдыхе

Forbes
Открыть в приложении