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

7 крутых маринадов для шашлыка, которые вам точно пригодятся на майских праздниках 7 крутых маринадов для шашлыка, которые вам точно пригодятся на майских праздниках

Мясо само себя не приготовит: собрали для вас семь вкусных шашлычных маринадов

Популярная механика
Письмо главного редактора: «Любовь к ближнему» Письмо главного редактора: «Любовь к ближнему»

Пьеса о людоедах и равнодушных (и не очень) прохожих

Maxim
Оптическая или цифровая: какая стабилизация лучше, и зачем она вообще нужна Оптическая или цифровая: какая стабилизация лучше, и зачем она вообще нужна

Зачем вообще нужна стабилизация изображения в смартфонах и камерах?

CHIP
Интервальное голодание: все, что нужно знать Интервальное голодание: все, что нужно знать

О пользе временного воздержания от пищи писал еще Гиппократ

Esquire
Важная деталь делового стиля: как правильно стирать галстуки, чтобы они выглядели великолепно Важная деталь делового стиля: как правильно стирать галстуки, чтобы они выглядели великолепно

Советы деловым людям: как правильно стирать галстуки

ТехИнсайдер
Где провести летние каникулы Где провести летние каникулы

Пароли и явки на белоснежные пляжи Занзибара и Португалии

Vogue
Хочу, не хочу Хочу, не хочу

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

Домашний Очаг
Небо под санкциями. Что потеряет Россия от запрета на пролет иностранных самолетов Небо под санкциями. Что потеряет Россия от запрета на пролет иностранных самолетов

Авиатранспорт и самолетостроение – слишком чувствительные для страны сферы

Forbes
Спящая сила: почему рост Китая и Индии не влияет на экономику России Спящая сила: почему рост Китая и Индии не влияет на экономику России

За последние 10 лет объем торговли между Россией и Китаем вырос почти втрое

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

Клещ ползет к тебе с распростертыми объятиями. Бди!

Maxim
«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
Как носить брюки карго Как носить брюки карго

5 идей для самых модных

Vogue
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
Как классический костюм стал свадебным Как классический костюм стал свадебным

Bespoke-пара в классическом Navy Blue

The Rake
Вне игры Вне игры

Писатель Лев Рубинштейн объясняет, чем футбол похож на войну

GQ
Дмитрий Второв: Группа риска. Как в России ищут пропавших детей Дмитрий Второв: Группа риска. Как в России ищут пропавших детей

О волонтерских движениях, бюрократии и сотрудничестве с полицией

СНОБ
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
Босс, я иду на свидание!.. Босс, я иду на свидание!..

Как найти спутника жизни, если ты все время проводишь на работе

Лиза
Черная метка: честный бизнес начал страдать от борьбы с мошенниками Черная метка: честный бизнес начал страдать от борьбы с мошенниками

По запросу налоговых органов все чаще блокируются счета компаний

Forbes
Книга недели: «О чём думают растения» Книга недели: «О чём думают растения»

О книге «О чем думают растения. Постигая устройство природы»

Популярная механика
Как самый юный разработчик «ВКонтакте» и Иван Ургант подсадили россиян на онлайн-викторины Как самый юный разработчик «ВКонтакте» и Иван Ургант подсадили россиян на онлайн-викторины

В 14 лет Сева работал в Meduza, а в 15 присоединился к команде «ВКонтакте»

РБК
Рианна, Ким Кардашьян и другие звезды поздравили родных с Днем матери Рианна, Ким Кардашьян и другие звезды поздравили родных с Днем матери

Зарубежные и российские знаменитости поздравили мам в социальных сетях

Cosmopolitan
Страх полетов: 3 совета, как его побороть Страх полетов: 3 совета, как его побороть

Много ли среди нас тех, кто боится летать?

Psychologies
Афроамериканская активистка опубликовала манифест-обращение к белым Афроамериканская активистка опубликовала манифест-обращение к белым

Не хочешь быть расистом или белым супремасистом — следуй этим правилам!

Maxim
Ради тишины и чистоты: электрические контейнеровозы Ради тишины и чистоты: электрические контейнеровозы

Маленькая революция по переводу морских судов с дизельной на электрическую тягу

Популярная механика
7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры 7 особенностей людей, которые эффективно разрешают споры

Что отличает тех, кто спорит правильно

Psychologies
Ученые выяснили, чем питались предки человека, жившие одновременно с динозаврами Ученые выяснили, чем питались предки человека, жившие одновременно с динозаврами

Древние предки млекопитающих питались насекомыми

Популярная механика
Вес ребенка и роды: чем меньше – тем лучше? Вес ребенка и роды: чем меньше – тем лучше?

Какие существуют критерии нормального веса ребенка при рождении

9 месяцев
10 немецких автомобилей, о которых вы ничего не знали 10 немецких автомобилей, о которых вы ничего не знали

Количество немецких автомобилей на наших дорогах огромно

Популярная механика
Сергей Лукьяненко: Всегда полезно быть собой Сергей Лукьяненко: Всегда полезно быть собой

Мы поговорили с Сергеем Лукьяненко о книгах и любви

Лиза
Открыть в приложении