Un gran avance en el campo de la comunicación cuántica.
En las redes de información modernas, los datos se transmiten en forma de un flujo de destellos de luz a través de una fibra óptica: si hay un destello, uno, si no, un cero. Pero tal transferencia de información no es segura, ya que estos destellos se pueden "echar un vistazo" con una técnica especial, mientras que ni el destinatario ni el remitente serán conscientes de que el mensaje fue interceptado.
En el caso de la comunicación cuántica, los fotones se transmiten en ciertos grupos, y los ceros y unidades se registran de una manera especial. En el caso de que alguien quiera interceptar la carta, probablemente lo hará, pero esto, en primer lugar, no pasará inadvertido, y en segundo lugar, es poco probable que lea este mensaje.
Por primera vez, tal algoritmo fue inventado por el físico estadounidense Charles Bennett y el criptólogo canadiense Gilles Brassard en el año 1984. Cinco años después, el algoritmo se implementó en un laboratorio: los criptofotones se transmitían a través del aire a una distancia de treinta centímetros. Sin embargo, con respecto al uso industrial, las primeras soluciones solo aparecieron en 2002-2004. Pero hasta ahora son un placer muy costoso, cuyo costo se estima en cientos de miles de dólares. Es imposible escuchar físicamente un canal de comunicación cuántica, ya que esto es contrario a las leyes de la mecánica cuántica.
Al mismo tiempo, hay un gran problema asociado con la integración de los canales cuánticos en una sola red, ya que la cuantía se viola en los nodos de la red. Actualmente, la Unión Europea se ha puesto en marcha para implementar un proyecto de red cuántica global muy ambicioso llamado SECOQC, pero en él los criptofotones se convertirán en bits y se transmitirán a través de nodos de red confiables. Si bien la comunicación cuántica solo se puede usar entre dos objetos, y la distancia entre ellos no debe exceder los 200 kilómetros, porque para largas distancias los fotones individuales simplemente no pueden alcanzarlos. Además, cuanto mayor sea la distancia, más lenta será la velocidad de transferencia de datos, hasta varios cientos de bits por segundo de tiempo.
Todas las instalaciones existentes que utilizan comunicación cuántica están limitadas a la transferencia de claves de cifrado, por lo que muy a menudo la comunicación cuántica se denomina "criptografía cuántica". Una vez que los objetos reciben las claves necesarias, cifran la información y la transmiten a través de la red. Pero al mismo tiempo, las claves para el cifrado deben cambiar muy a menudo, ya que la velocidad de conexión sigue siendo muy lenta.
Surge la pregunta: si hay tantos problemas con la comunicación cuántica, ¿por qué no usar programas criptográficos de tipo PGP abiertos y prescindir de los cuantos? La respuesta es simple: el hecho es que, a pesar de la conveniencia de los sistemas de clave pública, nadie puede garantizar su fiabilidad. Al mismo tiempo, entre los programas cerrados, existen aquellos que ni siquiera se pueden descifrar teóricamente, pero todas las partes deben contar con las claves necesarias por adelantado, y este problema es casi imposible de resolver en los sistemas informáticos modernos. Pero puede resolverse con la ayuda de la comunicación cuántica: el físico ayuda a asegurarse de que nadie haya interceptado la clave, la física ayuda y la falta de disponibilidad de los datos cifrados es matemática.
Al mismo tiempo, vale la pena mencionar que el concepto de "seguridad incondicional" no es del todo correcto. Sí, la potente tecnología informática no ayuda a obtener información clasificada, pero hay otras formas, por ejemplo, canales laterales de fuga de datos, errores técnicos o "ataques de troyanos".
El entusiasmo de los físicos se transmitió a industriales, empresarios y agencias gubernamentales. Las empresas jóvenes que aún no han podido vender realmente las primeras cajas negras cuánticas ofrecen financiamiento multimillonario para futuras investigaciones. Muy en serio, las ideas de la comunicación cuántica comenzaron a avanzar en la conciencia pública. Los primeros en este sentido fueron los suizos, que demostraron los beneficios de la comunicación cuántica durante las elecciones parlamentarias del 2007 del año. Y aunque realmente fue un pequeño beneficio, pero el RP resultó ser simplemente genial, porque la población suiza es muy responsable del proceso electoral. Por lo tanto, la exactitud de la cuenta de votos es importante para ellos. Y la conexión de la comunicación cuántica y la protección de los resultados electorales es un movimiento publicitario bien pensado, que atrajo la atención no solo a la comunicación cuántica, sino también al desarrollo de la ciencia suiza.
El desarrollo de la comunicación cuántica continúa muy intensamente. Y en mayo de este año, se informó que los físicos chinos lograron transferir fotones a una distancia récord igual a 97 kilómetros a través del aire libre. La transferencia de fotones enredados se llevó a cabo utilizando un láser cuya potencia era igual a 1,3 watts. Los experimentos se realizaron sobre el lago, ubicado a una altitud de 4 mil metros sobre el nivel del mar. El principal problema en el proceso de transmisión de fotones a una distancia tan significativa estaba relacionado con la ampliación del haz, por lo que los científicos utilizaron una guía láser adicional, con la que se ajustaron el receptor y el transmisor. Además, los fotones se perdieron no solo por el ensanchamiento del haz, sino también por la imperfección de la óptica y la turbulencia del aire.
De todos modos, durante el experimento de 4-hour, logramos transferir unos fotones entrelazados de 97 a una distancia de kilómetros de 1100. Pero, según los científicos, la pérdida de fotones es bastante insignificante, por lo que se puede suponer que, en un futuro próximo, se puede establecer una comunicación cuántica entre un satélite de comunicación y una estación terrestre.
Tenga en cuenta que los científicos han realizado previamente investigaciones sobre la transmisión de fotones enredados, pero la distancia de transmisión no fue larga, aproximadamente un kilómetro. La razón de esto es la interacción de las partículas con el medio de propagación y, como resultado, la pérdida de propiedades cuánticas. Como puede ver, la transmisión por aire demostró ser más eficiente.
Unos días después del experimento chino, apareció la información de que los científicos europeos lograron romper el récord de los científicos chinos, transfiriendo fotones enredados a una distancia igual a 143 kilómetros. Según sus autores, el experimento duró más de un año. La razón de esto - malas condiciones climáticas. Se sabe que los experimentos se realizaron en el Océano Atlántico entre las islas de Tenerife y La Palma. Al igual que en estudios anteriores, la transferencia de información se realizó en dos canales: el habitual y el cuántico.
Ahora se está haciendo evidente que el logro de los físicos chinos resultó ser más exitoso. Por primera vez, los científicos lograron usar una conexión cuántica entre la estación terrestre base y un avión que volaba a una altura considerable.
A bordo del avión Do228 que volaba a una altitud de 20 kilómetros a una velocidad de 300 kilómetros por hora, había un receptor y una fuente (láser infrarrojo) de fotones. La estación base utilizó el sistema óptico, en cuya estructura se encontraba un sistema de espejos con unidades de alta precisión, para determinar la dirección y la posición de la aeronave. Después de que todas las coordenadas de la aeronave, así como el sistema óptico del receptor, se determinaron con precisión, el equipo de la estación podría determinar la polarización de los fotones y utilizar esta información para descifrar los datos cuánticos.
La sesión de comunicación duró aproximadamente 10 minutos. Sin embargo, no toda la información transmitida se cifró mediante criptografía cuántica. El método cuántico solo transmitió claves de cifrado, que cambiaron después de un cierto número de kilobytes de información (sobre 10 Kbytes), que se transmitió por el método habitual. El método de transferencia de clave utilizado se denomina distribución cuántica de claves, ya que utiliza una polarización diferente de los fotones para codificar unidades y ceros.
También se debe tener en cuenta que la frecuencia de errores durante una sesión no superó el porcentaje de 5, lo que puede considerarse un gran éxito en el campo de la comunicación cuántica.
Por lo tanto, podemos decir que los científicos han logrado acercarse a la creación de un sistema de comunicación cuántica por satélite. Al mismo tiempo, se supone que la organización de tal conexión requerirá incluso menos esfuerzo, ya que las condiciones climáticas tienen una gran influencia en la superficie terrestre, pero en la dirección vertical no deberían ser tan importantes.
Según los expertos, si los experimentos se completan con éxito, la comunicación por satélite cuántica se puede usar para organizar una red de información segura entre las embajadas de los estados que ya cuentan con esta tecnología.
Al mismo tiempo, hay un cierto número de científicos que creen que junto con la capacidad de proporcionar una protección poderosa de la información transmitida, la comunicación cuántica no puede resolver una serie de otros problemas igualmente importantes. Entonces, según Bart Prenel, profesor de la Universidad Católica de Lovaina, existen los siguientes problemas. Primero, un remitente que usa una conexión cuántica debe asegurarse de que haya un destinatario muy específico en el otro extremo. Por lo tanto, es necesario dar un código secreto a ambas partes. Pero si es posible para nodos pequeños, bien diseñados y organizados, la comunicación cuántica no se puede utilizar para el uso masivo. En segundo lugar, la criptografía cuántica hace imposible firmar documentos. En tercer lugar, la criptografía cuántica no puede garantizar la protección de la información que ya está almacenada. De hecho, en los sistemas de información modernos, lo principal no es proteger la información transmitida, sino proteger los nodos finales donde se almacenará esta información.
Por lo tanto, desde el punto de vista del uso comercial, la criptografía cuántica no será viable durante algún tiempo.
Materiales utilizados:
http://www.dailytechinfo.org/infotech/4016-vpervye-realizovana-kvantovaya-svyaz-mezhdu-letyaschim-samoletom-i-nazemnoy-stanciey.html
http://cybersecurity.ru/it/159210.html/
http://rus.ruvr.ru/2012_05_21/75468427/
http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%E2%E0%ED%F2%EE%E2%E0%FF_%E7%E0%EF%F3%F2%E0%ED%ED%EE%F1%F2%FC
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