Фізики розробили нову технологію квантової криптографії

Квантова криптографія є технологією, що використовує закони квантової фізики для кодування інформації, що передається з одного пункту в інший. Це одна з небагатьох квантових технологій на сьогоднішній день, яка є досить зрілою, для того щоб вийти за межі дослідних лабораторій і застосовуватися в різних областях, де потрібна безпечна і надійна передача інформації різного плану, наприклад, у банківських, урядових і військових мережах.

Однак, для реалізації технології квантової криптографії потрібно, щоб в точці передачі і в точці отримання інформації було встановлено складне обладнання, яке зазвичай використовується в наукових лабораторіях, що проводять дослідження в області оптики і квантової механіки.

У приймача і передавача повинен бути джерело одиничних фотонів, пристрої управління одиничними фотонами, зміни їх поляризації і надпровідні високочутливі датчики, здатні виміряти характеристики одиничних фотонів.

До того ж, обладнання на кожному з кінців квантового каналу має бути ретельно синхронізуються між собою для того, щоб пристрої змогли точно виміряти поляризацію передаються один одному фотонів. І, якщо в передаваний сигнал втручається якийсь шум і спотворення, які змінюють поляризацію фотонів, квантовий криптографічний канал просто перестає працювати.

Все вищеописане є перешкодою для будь-якої можливості використання технологій квантової криптографії в складі малогабаритних мобільних пристрій, таких як ноутбуки, нетбуки, планшетні комп’ютери та смартфони. Але вчені з університету Брістоля (University of Bristol), очолювані Джеремі Про”Брайеном (Jeremy O”Brien), знайшли підходяще рішення, що дозволяють вмонтує системи квантової криптографії в мобільні пристрої.

У новій технології, згідно з поясненнями дослідників, складне квантово-оптичний пристрій має бути встановлено тільки на одному кінці квантового комунікаційного каналу. Обладнання, встановлене в точці А генерує окремі фотони і посилає їх через звичайне оптичне волокно в точку Б, на інший кінець комунікаційного каналу. Обладнання на кінці Б просто змінює прийняті фотони світла, кодуючи у них передану інформацію, і відсилає їх назад до точки А.

Такий підхід дозволяє кардинально спростити обладнання для точки Б, завдяки чому стає можливою його інтеграція до складу мобільного пристрою.

Для своєї нової технології обміну квантової інформацією група о’браєна розробила новий алгоритм квантового розподілу ключів шифрування, який не вимагає абсолютної синхронізації пристроїв по різні сторони каналу.

Замість синхронної роботи обладнання в точках А і Б роблять велику кількість випадкових вимірювань, складаючи список значень, які зустрічаються найчастіше. Обробивши отримані результати з допомогою спеціалізованих алгоритмів, це обладнання обчислює значення кута поляризації фотонів, які несуть закодовану інформацію.

Таким чином реалізується технологія динамічної синхронізації між точками А і Б, яка може бути змінена, стежачи за рівнем сигналу, часом проходження фотонів в двох напрямках і за іншими параметрами комунікаційного каналу.

Проведені експерименти показали, що технологія динамічної синхронізації, яка отримала назву rfiQKD (reference frame independent quantum key distribution), працює досить стабільно і надійно. Дослідники виробили порівняння алгоритму rfiQKD з алгоритмом BB84, стандартним алгоритмом, використовуваним в квантової криптографії. Коли вчені додали до пакета сигналу шумовий сигнал, алгоритм BB84 негайно припиняв працювати.

Новий алгоритм rfiQKD виявився більш перешкодозахищеним, він продовжував працювати навіть тоді, коли рівень шуму піднімався майже до половини значення рівня корисного сигналу.

У тому випадку, коли квантова зв’язок порушувалася з-за шуму, після зниження рівня шуму знову до допустимого значення синхронізація роботи пристроїв відбувалася знову і працездатність всієї системи повністю відновлювалася.

В результаті своїх праць вчені отримали систему, яка зможе стати основою технологій квантової криптографії, вбудовані в широкий ряд електронних пристроїв, надавши можливість користуватися безпечними комунікаціями кожній людині.

Джерело(і):

1 . Technology Review.

2. DailyTechInfo

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *