У світі може з’явитися перша квантова мережа, яку неможливо зламати жодним з відомих методів. Китай збирається відправити в космос квантові повідомлення, які буде неможливо зламати.
Ще в 2018 році дослідники з Науково-технічного університету Китаю (USTC) розробили і таємно обмінялися “квантовими ключами” між орбітальними супутниками і наземними станціями. З’єднання між китайським супутником Micius і трьома наземними об’єктами в Європі і Азії, стало найбільшою безпечної квантової мережею в світі.
Але інструмент квантової секретності, який спочатку використовував Micius, мав кілька витоків, що сподвигло вчених на створення більш просунутою форми квантового шифрування, відомого як Детектор-незалежне квантове розподіл ключів (MDI-QKD).
Нове шифрування вже успішно протестували по бездротовій мережі в одному з міст Китаю. Наступним кроком стане відправка квантового повідомлення на супутник Micius.
“Результати китайської групи вчених дуже цікаві для мережі квантових комунікацій“, – говорить дослідник квантових комунікацій з Університету Калгарі Деніел Хмара.
За його словами, це відкриває двері в практичне застосування мережі з квантовим шифруванням, в якому використовуються супутники і оптоволоконні кабелі, що працюють в тандемі, що було неможливим при сучасних технологіях.
Варто відзначити, що ще в 1980-х роках дослідники розробили теоретичний метод генерації безпечних ключів з використанням квантової механіки. Такий метод називається “Квантовим розподілом ключів” (QKD) – метод передачі ключа, який використовує квантові явища для гарантії безпечної зв’язку. Цей метод дозволяє двом сторонам, з’єднаним з відкритого каналу зв’язку, створити загальний випадковий ключ, який відомий тільки їм, і використовувати його для шифрування і розшифрування повідомлень.
Перевага QKD полягає в тому, що квантова фізика припускає, що сам акт спостереження за часткою непоправно змінює її. Таким чином, будь-які шпигуни, які намагалися перехопити квантовий ключ, можуть бути негайно виявлені щодо змін в частинках.
В останні роки, коли дослідники почали створювати прототипи мереж розподілу квантових ключів з використанням фотонів, в методі виявився важливий недолік. Так, “атака по побічному каналу” дозволяла викачувати копії квантового ключа безпосередньо з приймача.
Тому вчені розробили MDI-QKD, назвавши його “простим рішенням для видалення всіх бічних каналів”, які могли б використовуватися для перехоплення ключів.
У MDI-QKD і відправник, і одержувач повідомлення одночасно відправляють свої квантові ключі, а також пастки для третьої сторони.
У новому дослідженні китайським вченим вдалося відправити секретний ключ MDI-QKD на 19,2 км з відкритого повітрю між двома будівлями в місті Хефей.
Але відправка MDI-QKD в космос потребують вирішення більшої кількості проблем, в тому числі більш досконалі алгоритми, які будуть працювати на далеких відстанях.
“Друга проблема, яку ми сподіваємося подолати, пов’язана з рухом супутників“, – говорить автор дослідження Цян Чжан.
Рухома ціль змінює поведінку фотонів різними способами, які необхідно дуже точно врахувати, щоб в результаті, зрозуміти сенс сигналу.
За словами інших вчених, рух супутника робить MDI-QKD “дуже важким”, але цілком імовірно, що команда USTC могла б це здійснити. Якщо робота буде успішною, то в світі з’явиться перша квантова мережа, яку неможливо зламати жодним з відомих методів злому коду.
