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

Прыжки на батуте: упражнения, которые помогут подготовиться к лету Прыжки на батуте: упражнения, которые помогут подготовиться к лету

Фитнес-тренер Hasttings Александр Хмель расскажет о 5 упражнениях на батутах

Популярная механика
Метрология: как появилась система СИ Метрология: как появилась система СИ

Практика измерений почти так же стара, как человеческая история

Популярная механика
Драгоценная наука: кто и зачем выращивает в лабораториях бриллианты Драгоценная наука: кто и зачем выращивает в лабораториях бриллианты

В чем заключается уникальность лабораторных бриллиантов?

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

Сравнения ожившего Бабченко со всеми бессмертными персонажами в культуре

Maxim
Пластичность мозга Пластичность мозга

Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции мозга

kiozk originals
Завтрак аристократа Завтрак аристократа

О книге рецептов, шоу «Еда, я люблю тебя» и кулинарных экспериментах

OK!
Империя «Динамо» Империя «Динамо»

Как сохранилось и почему будет реформировано главное спортивное общество России

РБК
Список вопросов перед расставанием Список вопросов перед расставанием

Расстаться с партнером сегодня проще, чем когда-либо

Psychologies
Корпорация «Микромоторы»: самые маленькие российские двигатели Корпорация «Микромоторы»: самые маленькие российские двигатели

Главный российский центр микродвигателестроения – компания «Мастер Моторс»

Популярная механика
Техпарад Техпарад

Новости мира науки

Популярная механика
Поездили, и хватит. Инфляция и дорогой бензин убьют автомобильный рынок Поездили, и хватит. Инфляция и дорогой бензин убьют автомобильный рынок

Российский авторынок все еще растет, однако развиваются и безрадостные процессы

Forbes
20 важных весенних фактов про клещей 20 важных весенних фактов про клещей

Клещ ползет к тебе с распростертыми объятиями. Бди!

Maxim
Чего стоят оценки Чего стоят оценки

Для многих из нас успеваемость детей приобретает дополнительный смысл

Psychologies
Узор на всю жизнь: 10 главных стилей современных татуировок Узор на всю жизнь: 10 главных стилей современных татуировок

Всё, что ты хотел знать о татуировках

Maxim
7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры 7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры

Что отличает тех, кто спорит правильно

Psychologies
Дима Билан, Сергей Лазарев и другие звезды на детской премии «Дай пять!» Дима Билан, Сергей Лазарев и другие звезды на детской премии «Дай пять!»

Церемония награждения Национальной телевизионной премии «Дай пять!»

Cosmopolitan
Мир завтрашнего дня Мир завтрашнего дня

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

Популярная механика
Панические атаки. Шанс родиться заново Панические атаки. Шанс родиться заново

Что испытывает человек во время панической атаки, как она меняет его жизнь?

Psychologies
Мифы и легенды Мифы и легенды

7 мифов об уходе за кожей летом

Cosmopolitan
Топ-10 популярных бьюти-блогеров англоязычного YouTube Топ-10 популярных бьюти-блогеров англоязычного YouTube

Обзор самых популярных видео-блогеров англоязычного интернета

Cosmopolitan
Город, который есть Город, который есть

Кенигсберг. Сегодня это совсем другой город, с другим именем и иной культурой

АвтоМир
8 постельных кино-сцен, которые лучше не повторять в реальной жизни 8 постельных кино-сцен, которые лучше не повторять в реальной жизни

Тот случай, когда сто раз увидеть все-таки лучше, чем один раз попробовать

Maxim
Клинт Иствуд: «По-вашему, я слишком много на себя беру?» Клинт Иствуд: «По-вашему, я слишком много на себя беру?»

Клинту Иствуду сегодня исполнилось 88 лет

Maxim
Мода каменных джунглей: 6 трендов, пришедших из городской среды Мода каменных джунглей: 6 трендов, пришедших из городской среды

Что такое урбан-мода

Cosmopolitan
Культурный код. Винзавод показывает в Третьяковке искусство XXI века Культурный код. Винзавод показывает в Третьяковке искусство XXI века

Как сделать бизнес на искусстве, и почему искусство — не бизнес

Forbes
Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач Коробка быстрых скоростей: кулачковая коробка передач

Ключ к победе – кулачковая коробка передач

Популярная механика
Анна Седокова: «Когда я ухожу, мужчины мстят мне» Анна Седокова: «Когда я ухожу, мужчины мстят мне»

Мама, артистка и бизнесвумен – к 35-ти Анна добилась успеха в разных сферах

StarHit
Алкогений: Питер О’Тул Алкогений: Питер О’Тул

Питер О’Тул, ирландский бунтарь с шальными глазами и лицом пьяного ангела

Maxim
Пирожные Григория Распутина Пирожные Григория Распутина

Новые теории о смерти Григория Распутина

Дилетант
«Я убил человека»: как жить после трагической случайности «Я убил человека»: как жить после трагической случайности

Исповедь Джонатана Изарда

Psychologies
Открыть в приложении