La física quàntica ofereix una manera completament nova de protegir la informació. Per què és necessari, ara és impossible establir un canal de comunicació segur? Per descomptat que pot. Però els ordinadors quàntics ja s'han creat, i en el moment en què esdevinguin omnipresents, els algorismes de xifratge moderns seran inútils, ja que aquests ordinadors poderosos seran capaços de trencar-los en una fracció de segon. La comunicació quàntica us permet xifrar informació mitjançant fotons: partícules elementals.
Aquests ordinadors, havent accedit al canal quàntic, d'una manera o altra canviaran l'estat real dels fotons. I intentar obtenir informació la corromprà. La velocitat de transferència d'informació és, per descomptat, inferior a la d' altres canals existents actualment, per exemple, amb les comunicacions telefòniques. Però la comunicació quàntica proporciona un nivell molt més gran de secret. Això, per descomptat, és un avantatge molt gran. Especialment al món actual, on la ciberdelinqüència augmenta cada dia.
Comunicació quàntica per a maniquí
Un cop el telègraf va substituir el correu colom, al seu torn, el telègraf va ser suplantat per la ràdio. Per descomptat, avui no ha desaparegut, però han aparegut altres tecnologies modernes. Fa només deu anys, Internet no estava tan estès com avui, i era bastant difícil accedir-hi: s'havia d'anar a clubs d'Internet, comprar targetes molt cares, etc. Avui dia, no vivim un hora sense Internet i esperem 5G.
Però el proper nou estàndard de comunicació no resoldrà els problemes que ara té l'organització de l'intercanvi de dades mitjançant Internet, la recepció de dades de satèl·lits d'assentaments d' altres planetes, etc. Totes aquestes dades s'han de protegir de manera segura. I això es pot organitzar mitjançant l'anomenat entrellaçament quàntic.
Què és un enllaç quàntic? Per als "maniquís" aquest fenomen s'explica com una connexió de diferents característiques quàntiques. Es conserva fins i tot quan les partícules estan separades entre si per una gran distància. Xifrada i transmesa mitjançant l'entrellat quàntic, la clau no proporcionarà cap informació valuosa als crackers que intentin interceptar-la. Només obtindran altres números, ja que l'estat del sistema, amb intervenció externa, es canviarà.
Però no va ser possible crear un sistema de transmissió de dades a tot el món, perquè després d'unes desenes de quilòmetres el senyal es va esvair. El satèl·lit, llançat el 2016, ajudarà a implementar un esquema de transferència de clau quàntica en distàncies de més de 7.000 km.
Primers intents satisfactoris d'utilitzar la nova connexió
El primer protocol de criptografia quàntica es va obtenir el 1984d) Avui dia, aquesta tecnologia s'utilitza amb èxit en el sector bancari. Empreses conegudes ofereixen criptosistemes que han creat.
La línia de comunicació quàntica es realitza amb un cable de fibra òptica estàndard. A Rússia, el primer canal segur es va establir entre les sucursals de Gazprombank a Novye Cheryomushki i Korovy Val. La longitud total és de 30,6 km, es produeixen errors durant la transmissió de claus, però el seu percentatge és mínim: només el 5%.
La Xina llança un satèl·lit de comunicacions quàntiques
El primer satèl·lit d'aquest tipus del món es va llançar a la Xina. El coet Long March-2D es va llançar el 16 d'agost de 2016 des del lloc de llançament de Jiu Quan. Un satèl·lit de 600 kg de pes volarà durant 2 anys en una òrbita sincrònica al sol, a 310 milles (o 500 km) d'alçada com a part del programa "Experiments quàntics a escala còsmica". El període de revolució del dispositiu al voltant de la Terra és d'una hora i mitja.
El satèl·lit de comunicacions quàntiques s'anomena Micius, o "Mo-Tzu", en honor a un filòsof que va viure al segle V dC. i, com se sol creure, el primer a fer experiments òptics. Els científics estudiaran el mecanisme de l'entrellat quàntic i realitzaran la teletransportació quàntica entre un satèl·lit i un laboratori al Tibet.
Aquest últim transmet l'estat quàntic de la partícula a una distància determinada. Per implementar aquest procés, cal un parell de partícules entrellaçades (és a dir, enllaçades) situades a distància entre elles. Segons la física quàntica, són capaços de capturar informació sobre l'estat d'una parella, fins i tot quan estan lluny l'un de l' altre. És a dir, pots proporcionarimpacte sobre una partícula que es troba a l'espai profund, afectant la seva parella, que és a prop, al laboratori.
El satèl·lit crearà dos fotons entrellaçats i els enviarà a la Terra. Si l'experiència té èxit, marcarà l'inici d'una nova era. Desenes d'aquests satèl·lits no només podrien proporcionar la ubiqüitat d'Internet quàntica, sinó també comunicacions quàntiques a l'espai per a futurs assentaments a Mart i la Lluna.
Per què necessitem aquests satèl·lits
Però per què necessites fins i tot un satèl·lit de comunicació quàntica? No són suficients els satèl·lits convencionals que ja existeixen? El cas és que aquests satèl·lits no substituiran els habituals. El principi de la comunicació quàntica és codificar i protegir els canals de transmissió de dades convencionals existents. Amb la seva ajuda, per exemple, ja es va oferir seguretat durant les eleccions parlamentàries de 2007 a Suïssa.
El Battelle Memorial Institute, una organització de recerca sense ànim de lucre, intercanvia informació entre capítols als EUA (Ohio) i Irlanda (Dublín) mitjançant l'entrellat quàntic. El seu principi es basa en el comportament dels fotons, partícules elementals de llum. Amb la seva ajuda, la informació es codifica i s'envia al destinatari. Teòricament, fins i tot l'intent d'interferència més acurat deixarà una empremta. La clau quàntica canviarà immediatament i un intent de pirates informàtics acabarà amb un conjunt de caràcters sense sentit. Per tant, totes les dades que es transmetran a través d'aquests canals de comunicació no es poden interceptar ni copiar.
Satèl·litajudarà els científics a provar la distribució clau entre les estacions terrestres i el mateix satèl·lit.
La comunicació quàntica a la Xina s'implementarà gràcies a cables de fibra òptica amb una longitud total de 2.000 km i unint 4 ciutats des de Xangai fins a Pequín. Les sèries de fotons no es poden transmetre indefinidament, i com més gran sigui la distància entre estacions, més probabilitats hi ha que la informació es corrompi.
Després d'una certa distància, el senyal s'esvaeix i els científics necessiten una manera d'actualitzar-lo cada 100 km per tal de mantenir la correcta transmissió de la informació. En els cables, això s'aconsegueix a través de nodes provats, on la clau s'analitza, es copia amb nous fotons i avança.
Una mica d'història
El 1984, Brassard J. de la Universitat de Mont-real i Bennet C. d'IBM van suggerir que els fotons es podrien utilitzar en criptografia per obtenir un canal fonamental segur. Van proposar un esquema senzill per a la redistribució quàntica de claus de xifratge, que es deia BB84.
Aquest esquema utilitza un canal quàntic a través del qual la informació es transmet entre dos usuaris en forma d'estats quàntics polaritzats. Un pirata informàtic que escolta pot intentar mesurar aquests fotons, però no pot fer-ho, com s'ha esmentat anteriorment, sense distorsionar-los. L'any 1989, a l'IBM Research Center, Brassard i Bennet van crear el primer sistema criptogràfic quàntic en funcionament del món.
Què fa una òptica quànticasistema criptogràfic (KOKS)
Les principals característiques tècniques de COKS (taxa d'error, taxa de transferència de dades, etc.) estan determinades pels paràmetres dels elements que formen canals que formen, transmeten i mesuren els estats quàntics. Normalment, COKS consisteix a rebre i transmetre peces, que estan connectades per un canal de transmissió.
Les fonts de radiació es divideixen en 3 classes:
- làser;
- microlàser;
- díodes emissors de llum.
Per a la transmissió de senyals òptics, els LED de fibra òptica s'utilitzen com a mitjà, combinats en cables de diferents dissenys.
La naturalesa del secret de la comunicació quàntica
Passant de senyals en què la informació transmesa està codificada per polsos amb milers de fotons a senyals en què, de mitjana, n'hi ha menys d'un per pols, entren en joc les lleis quàntiques. És l'ús d'aquestes lleis amb la criptografia clàssica el que aconsegueix el secret.
El principi d'incertesa de Heisenberg s'utilitza en dispositius criptogràfics quàntics i, gràcies a ell, qualsevol intent de canviar el sistema quàntic hi fa canvis, i la part receptora determina que la formació resultant d'aquesta mesura és falsa.
La criptografia quàntica és 100% a prova de pirateig?
Teòricament sí, però les solucions tècniques no són del tot fiables. Els atacants van començar a utilitzar un raig làser, amb el qual ceguen els detectors quàntics, després del qual deixen de respondrepropietats quàntiques dels fotons. De vegades s'utilitzen fonts de diversos fotons i els pirates informàtics poden s altar-ne una i mesurar-ne d'idèntiques.
