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

Без зубрежки: 5 захватывающих книг о математике Без зубрежки: 5 захватывающих книг о математике

Книги, написанные математиками об их любимом предмете

Популярная механика
#Ялюблюсвоюработу #Ялюблюсвоюработу

Певица Валерия недавно отметила юбилей

OK!
Антисмартфоны и цифровые детокс-устройства: как tech-индустрия зарабатывает на нашей усталости от экранов Антисмартфоны и цифровые детокс-устройства: как tech-индустрия зарабатывает на нашей усталости от экранов

Гаджеты, которые помогут вернуть контроль над своим временем

Inc.
Дочка, дочка, запятая Дочка, дочка, запятая

Светлана Захарова о том, каково это — родить еще одного ребенка после сорока

Tatler
Скандинавская ходьба: глупый тренд или топовое упражнение для поддержания здоровья? Скандинавская ходьба: глупый тренд или топовое упражнение для поддержания здоровья?

Оказывают ли какой-то эффект палки в скандинавской ходьбе?

ТехИнсайдер
Как ухаживать за бородой: выбираем форму и средства Как ухаживать за бородой: выбираем форму и средства

Средства для ухода за бородой

Esquire
Экстремальный Боракай Экстремальный Боракай

Филиппинский остров Боракай – это мягкий белый песок, пальмы, бирюзовое море

АвтоМир
Эффекс Трибулус Эвалар: стабильная эрекция – уверенность в себе! Эффекс Трибулус Эвалар: стабильная эрекция – уверенность в себе!

Интервью с Виталием Николаевым о мужском здоровье

Maxim
Прекрасное далеко: зачем Россия вновь строит сверхтяжелую ракету-носитель Прекрасное далеко: зачем Россия вновь строит сверхтяжелую ракету-носитель

Зачем России нужна такая ракета

Forbes
Пахом с клюкой и комик с бейсбольной битой: 7 лучших фильмов Beat Film Festival Пахом с клюкой и комик с бейсбольной битой: 7 лучших фильмов Beat Film Festival

С 31 мая по 10 июня в Москве пройдет Beat Film Festival

СНОБ
Дональд Гловер не носит галстук, и он самый стильный мужчина 2018-го (да, уже) Дональд Гловер не носит галстук, и он самый стильный мужчина 2018-го (да, уже)

В Америке сейчас два важных Дональда. Статья о том, который нравится нам больше

GQ
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
Панические атаки Панические атаки

Как отличить паническую атаку от «просто дискомфорта» и чем себе помочь

9 месяцев
Осложнения после родов: причины и лечение Осложнения после родов: причины и лечение

Часто здоровье родившей мамы преподносит сюрпризы, которые нельзя игнорировать

9 месяцев
Безобразие вокруг талисманов FIFA: блогер раскритиковал символы разных лет Безобразие вокруг талисманов FIFA: блогер раскритиковал символы разных лет

YouTube-блогер Сыендук выпустил видео, посвященное футбольному чемпионату

Cosmopolitan
Остаться при своих Остаться при своих

Почему волосы перестают быть густыми и блестящими, и как с этим бороться

Добрые советы
Вместе навсегда: сиамские близнецы, у которых все в жизни сложилось хорошо Вместе навсегда: сиамские близнецы, у которых все в жизни сложилось хорошо

Некоторым парам сросшихся близнецов удалось счастливо прожить жизнь

Cosmopolitan
«Гипертонический криз в 30 лет заставил меня изменить жизнь» «Гипертонический криз в 30 лет заставил меня изменить жизнь»

Читательница Татьяна Маковская рассказывает о своем опыте

Psychologies
Алкогений: Бон Скотт Алкогений: Бон Скотт

У него был лучший голос, одно яйцо и редкий дар запивать джин молоком

Maxim
10 лучших фотографий месяца 10 лучших фотографий месяца

Каждый месяц фоторедактор Esquire выбирает 10 самых интересных фотографий месяца

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

Знакомим тебя с самыми странными и невероятными сексуальными чемпионатами

Cosmopolitan
Тренинг: как научить подростков управлять временем Тренинг: как научить подростков управлять временем

Как помочь детям гармонизировать отношения с временем?

Psychologies
Охота и собирательство Охота и собирательство

Московская квартира по дизайну Дмитрия и Татьяны Хорошевых

AD
Николай Чудотворец Николай Чудотворец

Николай Цискаридзе рассказал Ксении Соловьёвой об адажио с Владимиром Путиным

Tatler
Мечта для Веры Мечта для Веры

Певица и актриса Вера Брежнева впервые отправилась на Каннский кинофестиваль

OK!
Как носить панамы этим летом Как носить панамы этим летом

Отвечаем на вопросы: с чем, куда, а главное – зачем

GQ
Круче Волочковой: как развить гибкость в домашних условиях Круче Волочковой: как развить гибкость в домашних условиях

Знакомься со списком правил, которые помогут тебе стать гибкой и спортивной

Cosmopolitan
Тест и обзор проектора Epson EH-TW650: люди, это хит! Тест и обзор проектора Epson EH-TW650: люди, это хит!

Маленький, да удаленький недорогой проектор

CHIP
Лучшие шутки дня и Челябинск! Лучшие шутки дня и Челябинск!

Предзащитный дайджест авторского юмора с авторской орфографией

Maxim
Трудно быть принцем Трудно быть принцем

Принц Гарри — отнюдь не хрестоматийный принц из сказки

The Rake
Открыть в приложении