Fizikia ya Quantum inatoa njia mpya kabisa ya kulinda maelezo. Kwa nini inahitajika, sasa haiwezekani kuweka njia salama ya mawasiliano? Bila shaka unaweza. Lakini kompyuta za quantum tayari zimeundwa, na wakati zinakuwa kila mahali, algorithms za kisasa za usimbuaji hazitakuwa na maana, kwani kompyuta hizi zenye nguvu zitaweza kuzivunja kwa sekunde ya mgawanyiko. Mawasiliano ya Quantum hukuruhusu kusimba maelezo kwa njia fiche kwa kutumia fotoni - chembe za msingi.
Kompyuta kama hizo, baada ya kupata ufikiaji wa chaneli ya quantum, kwa njia moja au nyingine zitabadilisha hali halisi ya fotoni. Na kujaribu kupata habari kutaiharibu. Kasi ya uhamisho wa habari ni, bila shaka, chini kuliko njia nyingine zilizopo sasa, kwa mfano, na mawasiliano ya simu. Lakini mawasiliano ya quantum hutoa kiwango kikubwa zaidi cha usiri. Hii, bila shaka, ni pamoja na kubwa sana. Hasa katika ulimwengu wa sasa ambapo uhalifu wa mtandao unaongezeka kila siku.
Mawasiliano ya kiasi kwa dummies
Mara tu barua ya njiwa ilipochukuliwa na telegraph, kwa upande wake, telegraph ilichukuliwa na redio. Bila shaka, leo haijapotea, lakini teknolojia nyingine za kisasa zimeonekana. Miaka kumi tu iliyopita, mtandao haukuwa umeenea kama ilivyo leo, na ilikuwa ngumu sana kuipata - ilibidi uende kwenye vilabu vya mtandao, ununue kadi za bei ghali, nk. Leo, hatuishi maisha ya kawaida. saa bila Mtandao, na tunatarajia 5G.
Lakini kiwango kipya kijacho cha mawasiliano hakitatatua matatizo ambayo sasa yanakabili shirika la ubadilishanaji data kwa kutumia Mtandao, kupokea data kutoka kwa satelaiti kutoka kwa makazi kwenye sayari nyingine, n.k. Data hii yote lazima ilindwe kwa usalama. Na hii inaweza kupangwa kwa kutumia kinachojulikana kama msongamano wa quantum.
Bondi ya quantum ni nini? Kwa "dummies" jambo hili linaelezewa kama uhusiano wa sifa tofauti za quantum. Inahifadhiwa hata wakati chembe zinatenganishwa kutoka kwa kila mmoja kwa umbali mkubwa. Ufunguo ukiwa umesimbwa kwa njia fiche na kupitishwa kwa kutumia msokoto wa wingi, hautatoa taarifa yoyote muhimu kwa wadukuzi wanaojaribu kuikatiza. Watakachopata ni nambari zingine tu, kwani hali ya mfumo, na uingiliaji kati wa nje, itabadilishwa.
Lakini haikuwezekana kuunda mfumo wa utumaji data duniani kote, kwa sababu baada ya makumi ya kilomita chache mawimbi ilififia. Setilaiti hiyo, iliyozinduliwa mwaka wa 2016, itasaidia kutekeleza mpango wa kuhamisha ufunguo wa quantum kwa umbali wa zaidi ya kilomita 7,000.
Majaribio ya kwanza yaliyofaulu ya kutumia muunganisho mpya
Itifaki ya kwanza kabisa ya cryptography ya quantum ilipatikana mnamo 1984d) Leo, teknolojia hii inatumika kwa mafanikio katika sekta ya benki. Kampuni zinazojulikana hutoa mifumo ya siri ambayo wameunda.
Njia ya mawasiliano ya quantum hutekelezwa kwa kebo ya kawaida ya fiber optic. Huko Urusi, chaneli ya kwanza salama iliwekwa kati ya matawi ya Gazprombank huko Novye Cheryomushki na kwenye Korovy Val. Urefu wa jumla ni kilomita 30.6, hitilafu hutokea wakati wa uwasilishaji muhimu, lakini asilimia yao ni ndogo - 5% tu.
China yazindua setilaiti ya mawasiliano ya wingi
Setilaiti ya kwanza kama hii duniani ilizinduliwa nchini Uchina. Roketi ya Long March-2D ilizinduliwa mnamo Agosti 16, 2016 kutoka kwa tovuti ya uzinduzi wa Jiu Quan. Setilaiti yenye uzito wa kilo 600 itaruka kwa miaka 2 katika obiti inayolingana na jua, maili 310 (au kilomita 500) kwenda juu kama sehemu ya programu ya "Majaribio ya Quantum kwenye Mizani ya Cosmic". Kipindi cha mapinduzi ya kifaa kuzunguka Dunia ni saa moja na nusu.
Setilaiti ya mawasiliano ya quantum inaitwa Micius, au "Mo-Tzu", kutokana na mwanafalsafa aliyeishi katika karne ya 5 BK. na, kama inavyoaminika, wa kwanza kufanya majaribio ya macho. Wanasayansi watachunguza utaratibu wa kunasa kwa kiasi na kufanya mawasiliano ya kiasi kati ya setilaiti na maabara huko Tibet.
Mwisho hupitisha hali ya quantum ya chembe hadi umbali fulani. Ili kutekeleza mchakato huu, jozi ya chembe zilizopigwa (kwa maneno mengine, zilizounganishwa) ziko umbali kutoka kwa kila mmoja zinahitajika. Kulingana na fizikia ya quantum, wana uwezo wa kukamata habari kuhusu hali ya mshirika, hata wakati wao ni mbali na kila mmoja. Hiyo ni, unaweza kutoaathari kwenye chembe iliyo katika anga ya kina, inayoathiri mshirika wake, aliye karibu, kwenye maabara.
Setilaiti itaunda fotoni mbili zilizonaswa na kuzituma duniani. Ikiwa uzoefu umefanikiwa, itaashiria mwanzo wa enzi mpya. Satelaiti nyingi kama hizo hazikuweza tu kutoa kuenea kwa mtandao wa quantum, lakini pia mawasiliano ya kiasi angani kwa makazi ya siku za usoni kwenye Mirihi na Mwezi.
Kwa nini tunahitaji satelaiti kama hizi
Lakini kwa nini hata unahitaji satelaiti ya mawasiliano ya quantum? Je, satelaiti za kawaida tayari zipo za kutosha? Ukweli ni kwamba satelaiti hizi hazitachukua nafasi ya zile za kawaida. Kanuni ya mawasiliano ya quantum ni kusimba na kulinda njia zilizopo za kawaida za upitishaji data. Kwa msaada wake, kwa mfano, ulinzi ulikuwa tayari umetolewa wakati wa uchaguzi wa bunge mwaka wa 2007 nchini Uswizi.
The Battelle Memorial Institute, shirika la utafiti lisilo la faida, hubadilishana taarifa kati ya sura za Marekani (Ohio) na Ayalandi (Dublin) kwa kutumia msongamano wa wingi. Kanuni yake inategemea tabia ya fotoni - chembe za msingi za mwanga. Kwa msaada wao, habari husimbwa na kutumwa kwa mpokeaji. Kinadharia, hata jaribio la uangalifu zaidi la kuingiliwa litaacha alama. Kitufe cha quantum kitabadilika mara moja, na mdukuzi aliyejaribu ataishia na seti ya herufi isiyo na maana. Kwa hivyo, data yote ambayo itatumwa kupitia njia hizi za mawasiliano haiwezi kunakiliwa au kunakiliwa.
Setilaitiitasaidia wanasayansi kupima usambazaji muhimu kati ya vituo vya ardhini na satelaiti yenyewe.
Mawasiliano ya Quantum nchini China yatatekelezwa kutokana na nyaya za fiber optic zenye urefu wa kilomita elfu 2 na kuunganisha miji 4 kutoka Shanghai hadi Beijing. Msururu wa fotoni hauwezi kusambazwa kwa muda usiojulikana, na kadiri umbali kati ya vituo unavyozidi kuwa mkubwa, ndivyo uwezekano wa maelezo hayo kuharibika unavyoongezeka.
Baada ya umbali fulani, mawimbi hufifia, na wanasayansi wanahitaji njia ya kusasisha mawimbi kila baada ya kilomita 100 ili kudumisha utumaji sahihi wa taarifa. Katika nyaya, hii inafanikiwa kupitia nodi zilizothibitishwa, ambapo ufunguo unachambuliwa, kunakiliwa na fotoni mpya, na kuendelea.
Historia kidogo
Mnamo 1984, Brassard J. wa Chuo Kikuu cha Montreal na Bennet C. wa IBM walipendekeza kuwa fotoni zinaweza kutumika katika usimbaji fiche ili kupata chaneli ya msingi salama. Walipendekeza mpango rahisi wa ugawaji upya wa wingi wa funguo za usimbaji, ambao uliitwa BB84.
Mpango huu hutumia chaneli ya quantum ambayo kwayo habari hupitishwa kati ya watumiaji wawili kwa njia ya hali za quantum zilizogawanyika. Mdukuzi anayesikiliza anaweza kujaribu kupima fotoni hizi, lakini hawezi kufanya hivyo, kama ilivyotajwa hapo juu, bila kuzipotosha. Mnamo 1989, katika Kituo cha Utafiti cha IBM, Brassard na Bennet waliunda mfumo wa kriptografia wa quantum wa kwanza kufanya kazi duniani.
Ni nini macho ya kiasimfumo wa kriptografia (KOKS)
Sifa kuu za kiufundi za COKS (kiwango cha makosa, kiwango cha uhamishaji data, n.k.) hubainishwa na vigezo vya vipengele vya kuunda chaneli ambavyo huunda, kusambaza na kupima hali za quantum. Kwa kawaida COKS huwa na sehemu za kupokea na kusambaza, ambazo zimeunganishwa na chaneli ya upokezaji.
Vyanzo vya mionzi vimegawanywa katika madaraja 3:
- laser;
- microlaser;
- diodi zinazotoa mwanga.
Kwa utumaji wa mawimbi ya macho, taa za LED za fiber-optic hutumiwa kama njia, zikiunganishwa katika nyaya za miundo mbalimbali.
Asili ya usiri wa mawasiliano kiasi
Kutoka kwa mawimbi ambamo taarifa inayotumwa husimbwa kwa mipigo yenye maelfu ya fotoni hadi mawimbi ambayo, kwa wastani, kuna chini ya moja kwa kila mpigo, sheria za quantum hutumika. Ni matumizi ya sheria hizi zilizo na kriptografia ya kitambo ambayo hufanikisha usiri.
Kanuni ya Kutokuwa na uhakika ya Heisenberg hutumiwa katika vifaa vya kriptografia ya kiasi na shukrani kwayo, majaribio yoyote ya kubadilisha mfumo wa kiasi hufanya mabadiliko kwake, na muundo unaotokana na kipimo kama hicho hubainishwa na mhusika kuwa si kweli.
Je, usimbaji fiche wa quantum ni ushahidi wa 100% wa udukuzi?
Kinadharia ndiyo, lakini suluhu za kiufundi si za kutegemewa kabisa. Washambuliaji walianza kutumia boriti ya laser, ambayo hupofusha vigunduzi vya quantum, baada ya hapo huacha kujibu.mali ya quantum ya photons. Wakati mwingine vyanzo vya fotoni nyingi hutumiwa, na wavamizi wanaweza kuruka mojawapo na kupima vile vinavyofanana.
