Quantenkommunikation in Aktion – Beschreibung, Merkmale und interessante Fakten

Die Quantenphysik bietet eine völlig neue Art und Weise Informationen zu schützen. Warum ist es notwendig, es sei denn jetzt ist es unmöglich, einen sicheren Kommunikationskanal zu bauen? Natürlich können Sie. Aber Quantencomputer erstellt werden, und in dem Moment, wenn sie allgegenwärtig geworden sind moderne Verschlüsselungsalgorithmen nutzlos, da diese leistungsfähigen Computern sie in einem Bruchteil einer Sekunde knacken. Quantum-Kommunikation ermöglicht es Ihnen, Informationen mit Photonen zu verschlüsseln – die Elementarteilchen.

Diese Computer, den Quantenkanal zugreift, eine oder andere Weise wird den gegenwärtigen Zustand des Photons ändern. Und der Versuch, Informationen zu erhalten, die Schäden verursacht. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit ist, ist natürlich niedriger im Vergleich zu anderen derzeit existierenden Kanälen wie Telefondienst. Aber die Quantenkommunikation bietet ein viel höheres Maß an Sicherheit. Das ist natürlich ein sehr großes Plus. Vor allem in der heutigen Welt, wo Cyber-Kriminalität steigt von Tag zu Tag.

Quantenkommunikation für die „Dummies“

Wenn eine Taube durch den Telegraphen abgelöst wurde, die wiederum ersetzt das Radio Telegraph. Natürlich ist es heute nicht überall verschwunden, aber es gab auch andere moderne Technologien. Noch vor einem Jahrzehnte war das Internet nicht weit verbreitet, wie sie heute sind, und der Zugang zu könnte es ziemlich schwierig bekommen – mußte Internet-Clubs gehen, sehr teure Karten zu kaufen, usw. Heute haben wir keine einzige Stunde leben, und freuen uns auf kostenloses Internet .. 5G.

Aber sobald der neue Kommunikationsstandard wird die Probleme nicht löst jetzt die Organisation des Datenaustausches mit dem Internet konfrontiert, erhält Daten von den Satelliten der Siedlungen auf anderen Planeten, und so weiter .. All diese Informationen müssen geschützt werden. Und organisieren, können Sie die sogenannte Quantenverschränkung verwenden.

Was ist Quantenkommunikation? Für die „Dummies“, erklärt dieses Phänomen als eine Verbindung verschiedener Quanteneigenschaften. Es bleibt auch wenn Teilchen voneinander durch einen großen Abstand getrennt sind. Verwendung von Quantenverschränkung Schlüssel verschlüsselt und übertragen werden, stellt keine wertvollen Informationen Hacker, die versuchen, sie abzufangen. Alles, was sie bekommen – es sind die anderen Zahlen als Systemstatus für externe Intervention, wird es geändert werden.

Aber zu schaffen, die Welt System ausgefallen Datenübertragung, da nur ein paar Dutzend Kilometer, das Signal verblasst. Der Satellit, im Jahr 2016 ins Leben gerufen, wird dazu beitragen, das Schema der Quantenschlüsselübertragungsdistanz von mehr als 7 Tausende. Km umzusetzen.

Die ersten erfolgreichen Versuche, die neue Verbindung zu verwenden

Das erste Protokoll der Quantenkryptographie wurde 1984 Heute erhält, wird diese Technologie erfolgreich im Bankensektor eingesetzt. Namhafte Unternehmen begonnen, ihr Kryptosystem anbieten.

Quantenkommunikationsverbindung auf einem Standard-Glasfaserkabel erfolgen. In der russischen ersten sicheren Kanal wurde zwischen den Abteilen „Gazpromabanka“ in New Cheryomushki und Kuh-Welle angeordnet ist. Die Gesamtlänge beträgt 30,6 km, Übertragungsfehler Schlüssel auftreten, aber ihr Anteil ist minimal – nur 5%.

China startete eine Kommunikationssatelliten Quanten

Die weltweit erster derartiger Satellit wurde in China ins Leben gerufen. Rakete Langer Marsch-2D startete am 16. August 2016 mit dem Kosmodrom Tszyu-Quan. 600 kg Satellit wird 2 Jahre alt Fliege für eine sonnensynchrone Umlaufbahn sein, die Höhe von 310 Meilen (oder 500 km) unter den „Quantenexperimenten im kosmischen Maßstab.“ Umlaufphase der Vorrichtung um die Erde gleich eineinhalb Stunden.

Satellitenquantenkommunikation Micius genannt, oder „Mo-Zi“, zu Ehren des Philosophen, der im V Jahrhundert nach Christus lebte und, wie allgemein angenommen wird, erfolgt die erste optische Experimente aus. Die Wissenschaftler werden den Mechanismus der Quantenverschränkung zu studieren und halten Quanten – Teleportation zwischen einem Satelliten und einem Labor in Tibet.

Letztere überträgt den Quantenzustand des Partikels um einen vorbestimmten Abstand. Zur Realisierung dieses Prozesses muß ein Paar verschränkter (mit anderen Worten, verbunden ist) Teilchen, die in einem Abstand voneinander sind. Nach der Quantenphysik, sie sind in der Lage Informationen über den Status des Partners zu erfassen, auch wenn Sie weit voneinander entfernt sind. Es ist möglich, das Teilchen zu beeinflussen, die im Weltraum befinden, auf ihrem Partner arbeiten, der im Labor nächsten ist.

Der Satellit wird zwei verschränkte Photonen erzeugen und sie zur Erde senden. Wenn das Experiment erfolgreich ist, wird es den Beginn einer neuen Ära markieren. Dutzende dieser Satelliten werden in der Lage sein, nicht nur allgegenwärtig Quanten Internet zur Verfügung zu stellen, sondern auch die Quantenkommunikation im Raum für künftige Siedlungen auf dem Mars und auf dem Mond.

Warum brauchen wir solche Begleiter

Aber warum brauchen wir eine Satellitenquantenkommunikation? Ist die bestehenden herkömmlichen Satelliten nicht genug? Die Tatsache, dass diese Satelliten nicht Routine ersetzen. Das Prinzip der Quantenkommunikation ist es, bestehende konventionelle Datenkanäle zu kodieren und zu schützen. Mit seiner Hilfe bietet beispielsweise die Sicherheit bereits bei den Parlamentswahlen im Jahr 2007 in der Schweiz.

Non-Profit – Forschungsorganisation Battelle Memorial Institute, führt den Austausch von Informationen zwischen den Niederlassungen in den USA (Ohio) und in Irland (Dublin) mit Quantenverschränkung. Sein Prinzip ist auf das Verhalten der Photonen basieren – die Elementarteilchen des Lichts. Mit ihrer Hilfe werden Informationen verschlüsselt und an das Ziel gesendet. Theoretisch sogar die genaueste Versuch zu stören, lassen eine Markierung. Quantum Schlüsseländerung wird sofort wirksam, und der Hacker versuchte, einen sinnlosen Zeichensatz zu erhalten. Daher werden alle Daten über die Kommunikationskanäle übertragen werden, ist es unmöglich oder Kopie abzufangen.

Der Satellit wird die Wissenschaftler helfen, Schlüsselverteilung zwischen der Bodenstation und dem Satelliten selbst zu testen.

Quantenkommunikation in China wird durch Glasfaserkabel, eine Gesamtlänge von 2 Tausend. Km und Kombinieren 4 Städte von Shanghai nach Peking implementiert werden. Serie Photonen auf unbestimmte Zeit nicht übertragen werden können, und je größer der Abstand zwischen den Stationen, desto höher ist die Chance, dass die Informationen beschädigt werden.

Nach einiger Entfernung geht, dämpft er das Signal, und Wissenschaftler, um eine korrekte Übertragung von Daten zu erhalten, brauchen eine Möglichkeit, das Update nach jeweils 100 km zu signalisieren. In den Kabeln wird durch die Verwendung bewährter Komponenten erreicht, die der Schlüssel zu den neuen Photonen kopiert analysiert und geht weiter.

Ein wenig Geschichte

Jean Brassard von der Universität Montreal und Charles Bennett von IBM im Jahr 1984 vorgeschlagen, dass Photonen in der Kryptographie für die sicheren Grundkanal verwendet werden können. Sie schlugen vor, ein einfaches Schema der Umverteilung von quantenkryptographischen Schlüsseln, die BB84 genannt wurden.

Dieses Schema verwendet den Quantenkanal, über die Informationen zwischen zwei Benutzern in Form von polarisiertem Quantenzuständen übertragen werden. Belauscht ihr Hacker versuchen, die Photonen zu messen, aber er kann es nicht tun, wie oben erwähnt, so dass Verzerrung sie nicht. Im Jahr 1989 hat das Forschungszentrum von IBM Brassard und Bennett der ersten Arbeitsquantenkryptographiesystem der Welt geschaffen.

Was in der optischen Quantenkryptographiesystem ist (COX)

Grund tehharakteristiki COKE (Fehlerrate, Datenrate, etc.) definiert werden durch die Parameter Kanalelemente gebildet wird, die eine Sende- und gemessenen Quantenzustände bilden. Typischerweise besteht COKE zu empfangen und Teile, die die Übertragung Übertragungskanal verbunden sind.

Strahlungsquellen sind in 3 Klassen eingeteilt:

• Laser;
• Mikrolaser;
• Leuchtdioden.

Für optisches Signal wird als Übertragungsmedium einer faseroptische LEDs verwendet, in Kabeln unterschiedlichen Designs kombiniert.

Naturgeheimnis Quantenkommunikation

Übergeben von Signalen, bei denen die übertragenen Informationsimpulse mit Tausenden von Photonen auf die Signale codiert sind, in dem ein Impuls, sie im Durchschnitt weniger als Einheit Quantengesetz wirksam. Es ist die Verwendung dieser Gesetze der klassischen Kryptographie Privatsphäre zu erreichen ermöglicht.

Unschärferelation Heisen verwendet in quantenkryptographischer Geräte und weil es, alle Versuche , in dem Quantensystem Änderungen an , es zu ändern, und die Bildung von solchen Messung ergibt, ist die Empfangsseite als falsch bestimmt.

Hat Quantenkryptografie 100% Garantie gegen Einbruch?

In der Theorie gibt es, aber technische Lösungen sind nicht ganz zuverlässig. Hacker haben mit einem Laserstrahl begonnen, durch die sie Quantendetektoren blenden, nach denen sie auf die Quanteneigenschaften von Photonen zu reagieren einzustellen. Manchmal verwendeten Multiphotonenquellen und können Angreifer die Möglichkeit erhalten, einen von ihnen zu übergeben und gleich messen.