Fisika kuantum menawarkan cara yang benar-benar baru untuk melindungi informasi. Mengapa diperlukan, apakah sekarang tidak mungkin untuk meletakkan saluran komunikasi yang aman? Tentu saja Anda bisa. Tetapi komputer kuantum telah dibuat, dan saat mereka ada di mana-mana, algoritme enkripsi modern tidak akan berguna, karena komputer yang kuat ini akan dapat memecahkannya dalam sepersekian detik. Komunikasi kuantum memungkinkan Anda untuk mengenkripsi informasi menggunakan foton - partikel elementer.
Komputer seperti itu, setelah mendapatkan akses ke saluran kuantum, dengan satu atau lain cara akan mengubah keadaan foton yang sebenarnya. Dan mencoba mendapatkan informasi akan merusaknya. Kecepatan transfer informasi, tentu saja, lebih rendah dibandingkan dengan saluran lain yang ada saat ini, misalnya, dengan komunikasi telepon. Tetapi komunikasi kuantum memberikan tingkat kerahasiaan yang jauh lebih besar. Ini, tentu saja, merupakan nilai tambah yang sangat besar. Terutama di dunia saat ini di mana kejahatan dunia maya meningkat setiap hari.
Komunikasi kuantum untuk boneka
Setelah surat merpati digantikan oleh telegraf, pada gilirannya, telegraf digantikan oleh radio. Tentu saja, hari ini tidak hilang, tetapi teknologi modern lainnya telah muncul. Sepuluh tahun yang lalu, Internet tidak seluas sekarang, dan cukup sulit untuk mengaksesnya - Anda harus pergi ke klub Internet, membeli kartu yang sangat mahal, dll. jam tanpa internet, dan kami menantikan 5G.
Tetapi standar komunikasi baru berikutnya tidak akan menyelesaikan masalah yang sekarang dihadapi organisasi pertukaran data menggunakan Internet, penerimaan data dari satelit dari pemukiman di planet lain, dll. Semua data ini harus dilindungi dengan aman. Dan ini dapat diatur menggunakan apa yang disebut keterikatan kuantum.
Apa itu ikatan kuantum? Untuk "boneka" fenomena ini dijelaskan sebagai koneksi karakteristik kuantum yang berbeda. Itu dipertahankan bahkan ketika partikel dipisahkan satu sama lain dengan jarak yang jauh. Dienkripsi dan ditransmisikan menggunakan belitan kuantum, kuncinya tidak akan memberikan informasi berharga apa pun kepada cracker yang mencoba mencegatnya. Yang akan mereka dapatkan hanyalah nomor lain, karena keadaan sistem, dengan intervensi eksternal, akan diubah.
Tetapi tidak mungkin membuat sistem transmisi data di seluruh dunia, karena setelah beberapa puluh kilometer sinyalnya memudar. Satelit yang diluncurkan pada 2016, akan membantu menerapkan skema transfer kunci kuantum untuk jarak lebih dari 7.000 km.
Upaya pertama yang berhasil untuk menggunakan koneksi baru
Protokol kriptografi kuantum pertama diperoleh pada tahun 1984d. Saat ini, teknologi ini berhasil digunakan di sektor perbankan. Perusahaan terkenal menawarkan sistem kripto yang mereka buat.
Jalur komunikasi kuantum dilakukan pada kabel serat optik standar. Di Rusia, saluran aman pertama diletakkan di antara cabang Gazprombank di Novye Cheryomushki dan di Korovy Val. Panjang totalnya adalah 30,6 km, kesalahan terjadi selama transmisi kunci, tetapi persentasenya minimal - hanya 5%.
China meluncurkan satelit komunikasi kuantum
Satelit pertama di dunia diluncurkan di Cina. Roket Long March-2D diluncurkan pada 16 Agustus 2016 dari situs peluncuran Jiu Quan. Sebuah satelit dengan berat 600 kg akan terbang selama 2 tahun dalam orbit sinkron matahari, setinggi 310 mil (atau 500 km) sebagai bagian dari program "Eksperimen Quantum pada Skala Kosmik". Periode revolusi perangkat di sekitar Bumi adalah satu setengah jam.
Satelit komunikasi kuantum disebut Micius, atau "Mo-Tzu", diambil dari nama seorang filsuf yang hidup pada abad ke-5 Masehi. dan, seperti yang umumnya diyakini, orang pertama yang melakukan eksperimen optik. Para ilmuwan akan mempelajari mekanisme keterjeratan kuantum dan melakukan teleportasi kuantum antara satelit dan laboratorium di Tibet.
Yang terakhir mentransmisikan keadaan kuantum partikel ke jarak tertentu. Untuk melaksanakan proses ini, diperlukan sepasang partikel terjerat (dengan kata lain, terkait) yang terletak pada jarak satu sama lain. Menurut fisika kuantum, mereka mampu menangkap informasi tentang keadaan pasangan, bahkan ketika mereka berjauhan. Artinya, Anda dapat memberikandampak pada partikel yang berada di luar angkasa, mempengaruhi pasangannya, yang berada di dekatnya, di laboratorium.
Satelit akan membuat dua foton terjerat dan mengirimkannya ke Bumi. Jika pengalaman itu berhasil, itu akan menandai awal dari sebuah era baru. Puluhan satelit semacam itu tidak hanya dapat menyediakan internet kuantum di mana-mana, tetapi juga komunikasi kuantum di ruang angkasa untuk pemukiman masa depan di Mars dan Bulan.
Mengapa kita membutuhkan satelit seperti itu
Tetapi mengapa bahkan perlu satelit komunikasi kuantum? Bukankah satelit konvensional sudah cukup ada? Faktanya adalah bahwa satelit ini tidak akan menggantikan yang biasa. Prinsip komunikasi kuantum adalah untuk mengkodekan dan melindungi saluran transmisi data konvensional yang ada. Dengan bantuannya, misalnya, keamanan sudah disediakan selama pemilihan parlemen tahun 2007 di Swiss.
The Battelle Memorial Institute, sebuah organisasi penelitian nirlaba, bertukar informasi antara bab di AS (Ohio) dan Irlandia (Dublin) menggunakan belitan kuantum. Prinsipnya didasarkan pada perilaku foton - partikel dasar cahaya. Dengan bantuan mereka, informasi dikodekan dan dikirim ke penerima. Secara teoritis, bahkan upaya interferensi yang paling hati-hati akan meninggalkan bekas. Kunci kuantum akan segera berubah, dan seorang peretas yang mencoba akan berakhir dengan kumpulan karakter yang tidak berarti. Oleh karena itu, semua data yang akan dikirimkan melalui saluran komunikasi ini tidak dapat disadap atau disalin.
Satelitakan membantu para ilmuwan menguji distribusi kunci antara stasiun bumi dan satelit itu sendiri.
Komunikasi kuantum di China akan terlaksana berkat kabel serat optik dengan total panjang 2 ribu km dan menyatukan 4 kota dari Shanghai hingga Beijing. Serangkaian foton tidak dapat ditransmisikan tanpa batas, dan semakin jauh jarak antar stasiun, semakin besar kemungkinan informasi akan rusak.
Setelah jarak tertentu, sinyal memudar, dan para ilmuwan membutuhkan cara untuk memperbarui sinyal setiap 100 km untuk menjaga transmisi informasi yang benar. Dalam kabel, ini dicapai melalui node yang telah terbukti, di mana kunci dianalisis, disalin oleh foton baru, dan terus berjalan.
Sedikit sejarah
Pada tahun 1984, Brassard J. dari Universitas Montreal dan Bennet C. dari IBM menyarankan agar foton dapat digunakan dalam kriptografi untuk mendapatkan saluran fundamental yang aman. Mereka mengusulkan skema sederhana untuk redistribusi kuantum kunci enkripsi, yang disebut BB84.
Skema ini menggunakan saluran kuantum yang melaluinya informasi ditransmisikan antara dua pengguna dalam bentuk keadaan kuantum terpolarisasi. Peretas penyadap mungkin mencoba mengukur foton ini, tetapi dia tidak dapat melakukannya, seperti yang disebutkan di atas, tanpa mendistorsinya. Pada tahun 1989, di Pusat Penelitian IBM, Brassard dan Bennet menciptakan sistem kriptografi kuantum pertama yang bekerja di dunia.
Apa yang dimaksud dengan kuantum-optiksistem kriptografi (KOKS)
Karakteristik teknis utama COKS (laju kesalahan, laju transfer data, dll.) ditentukan oleh parameter elemen pembentuk saluran yang membentuk, mentransmisikan, dan mengukur status kuantum. Biasanya COKS terdiri dari bagian penerima dan pengirim, yang dihubungkan oleh saluran transmisi.
Sumber radiasi dibagi menjadi 3 kelas:
- laser;
- microlasers;
- dioda pemancar cahaya.
Untuk transmisi sinyal optik, LED serat optik digunakan sebagai media, digabungkan dalam kabel dengan berbagai desain.
Sifat kerahasiaan komunikasi kuantum
Beralih dari sinyal di mana informasi yang ditransmisikan dikodekan oleh pulsa dengan ribuan foton ke sinyal di mana, rata-rata, ada kurang dari satu per pulsa, hukum kuantum ikut bermain. Penggunaan hukum ini dengan kriptografi klasik yang mencapai kerahasiaan.
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg digunakan dalam perangkat kriptografi kuantum dan karena itu, setiap upaya untuk mengubah sistem kuantum membuat perubahan padanya, dan formasi yang dihasilkan dari pengukuran seperti itu ditentukan oleh pihak penerima sebagai salah.
Apakah kriptografi kuantum 100% anti-retas?
Secara teoritis ya, tetapi solusi teknis tidak sepenuhnya dapat diandalkan. Penyerang mulai menggunakan sinar laser, yang dengannya mereka membutakan detektor kuantum, setelah itu mereka berhenti meresponssifat kuantum foton. Terkadang sumber multi-foton digunakan, dan peretas mungkin dapat melewati salah satunya dan mengukur yang identik.
