Китайские исследователи с помощью лазеров успешно запутали между собой атомы на расстоянии 11 км в свернутой оптоволоконной сети. Они впервые продемонстрировали возможность практической реализации независимого от оборудования квантового распределения ключей (DI-QKD) на значительных расстояниях.
Сейчас существует беспокойство, что с помощью мощных квантовых компьютеров можно будет легко взломать существующие протоколы шифрования и получить доступ к конфиденциальной информации. Однако теоретически защитить от этого может протокол шифрования на основе запутанных квантовых частиц, известный как автономное квантовое распределение ключей (DI-QKD). Он может сделать оборудование неуязвимым к взломам.
Китайские ученые впервые продемонстрировали успешную реализацию этой технологии на значительных расстояниях. Их достижение фактически прокладывает путь к безопасному квантовому интернету. Большинство криптографических систем базируются на простом принципе. Они шифруют сообщения в соответствии с секретным кодом, расшифровать который возможно только с помощью специального ключа. Цель состоит в том, чтобы предотвратить вероятность расшифровки или перехвата этого ключа во время его передачи.
Способ квантового распределения ключей (QKD) предполагает, что они кодируются с помощью запутанных квантовых частиц, например, фотонов. Квантовые состояния таких частиц невозможно отследить, поскольку они искажаются при попытке измерить их. Швейцарская компания ID Quantique использует этот метод в квантовых сетях протяженностью в сотни километров для защиты таких данных, как системы голосования и подсчета голосов во время выборов или банковские переводы. Однако даже он не идеален. Если оборудование, используемое для передачи частиц, имеет уязвимости, возникает возможность взломать систему и получить доступ к конфиденциальной информации.
Зато технология DI-QKD, в которой распределение ключей не зависит от оборудования, устраняет вероятные уязвимости аппаратного обеспечения. Если две частицы максимально запутаны, то никакая другая не может присоединиться к этой связи. Когда отправитель и получатель запутывают пару частиц в сети, каждый из них может провести тесты, которые подтвердят сильную корреляцию свойств частиц, значительно превышающую случайность. Таким образом они могут быть уверены, что кроме них никто не находится в сети. Другие измерения запутанных частиц могут установить ключ, который затем можно передать с гарантией, что никто его не перехватит
Цзянь-Вэй Пан и его коллеги из Китайского университета науки и технологий в течение 26 дней собирали информацию и получили статистические данные для установления и передачи ключа на расстояние в 11 км. Исследователи утверждают, что теоретически и при наличии 23 лет для сбора данных можно было бы передать ключ на расстояние до 100 км.
На каждом конце свернутой оптоволоконной сети ученые захватывали атом рубидия и стабилизировали его с помощью лазеров. Они заставляли атомы выпускать одиночные фотоны, которые запутывали разделенные атомы. Наконец, они сместили длину волны фотонов в телекоммуникационный диапазон, который мог распространяться дальше по оптоволокну.
Эксперты объясняют, что пока DI-QKD остается сложной и дорогостоящей технологией, до практического применения которой по меньшей мере еще 10 лет. Однако это очень значительный шаг на пути к внедрению квантового интернета. В то же время физик из Университета Инсбрука Трейси Нортап работает над разработкой квантового расширителя сигнала, который бы последовательно объединял DI-QKD-соединения на расстоянии в тысячи километров.
Китайские исследователи под руководством Цзянь-Вей Пана планируют изучить возможности создания протокола DI-QKD с использованием спутников. Ученые надеются, что появление квантового интернета станет гарантией защиты конфиденциальной и чувствительной информации.
Мы писали, что американские инженеры из Пенсильванского университета впервые передали квантовые сигналы по оптоволоконным кабелям, используя интернет-протокол (IP).
Источник: Science
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: