Готовы ли мы к тому дню, когда квантовые компьютеры станут способны взламывать все пароли в Интернете?
An illustration depicting qubits in a quantum system.
Эксперты по кибербезопасности часто предупреждают, что момент, известный как Q-Day, наступил неподалеку. Это день, когда квантовые компьютеры станут достаточно мощными, чтобы взломать все методы шифрования, на которые мы в настоящее время полагаемся, чтобы обеспечить безопасность нашей информации.
Q-Day - это не какая-то воображаемая ситуация, а реальная угроза, которая может разрушить Интернет и глобальную цифровую инфраструктуру. Различные государственные учреждения и частные организации уже принимают меры, чтобы выстоять атаки мощных квантовые компьютеры.
Эти меры включают разработку новых методы шифрования предназначен для сопротивления квантовым атакам, а также для изучения таких методов, как квантовое распределение ключей (QKD), для защиты связи на фундаментальном уровне.
Недавно группа исследователей из Toshiba Europe успешно передала сообщения на 254-километровом (~158 миль) участке существующей волоконно-оптической инфраструктуры с помощью криптографии QKD. Подобный подвиг достигнут впервые.
Причем, в отличие от типичных установок квантовой связи, этот метод не требовал ни криогенной системы, ни продвинутого высокотехнологичного лазера. “Эта работа открывает двери в практичные квантовые сети без необходимости экзотического оборудования,” Мирко Питталуга, один из исследователей, сказал в интервью с IEEE Спектр.
Практический подход квантовой коммуникации
Чтобы добиться квантового обмена сообщениями на большие расстояния, исследователи создали сеть на 254 километрах коммерческого оптического волокна в Германии, соединив центры обработки данных во Франкфурте и Келе с центральным ретрансляционным узлом в Кирхфельде.
В большинстве систем квантовой связи для точной синхронизации световых волн на больших расстояниях требуются стабильные лазеры. Однако вместо того, чтобы использовать дорого ультрастабильные лазеры, исследователи использовали более простой метод.
Центральный узел в Кирхфельде отправлял лазерные лучи во Франкфурт и Кель, обеспечивая общую ссылку. Это позволило исследователям эффективно синхронизировать световые фазы без необходимости использования узкоспециализированного оборудования.
Для обнаружения слабых квантовых сигналов традиционные системы обычно полагаются на сверхпроводящие детекторы из нанопроволоки, которые очень чувствительны, но требуют дорогостоящих и громоздких затрат криогенное охлаждение единицы. Вместо этого команда использовала лавинные фотодиоды - полупроводниковые устройства, способные обнаруживать одиночные фотоны.
Лавинные фотодиоды намного дешевле и работают при комнатной температуре, но они менее эффективны и более склонны к ложным обнаружениям. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи отправили опорный лазерный импульс вместе с квантовыми данными и установили два набора лавинных фотодиодов на каждой приемной станции.
Один набор занимался квантовой связью, а другой контролировал опорные сигналы. Эта установка помогла исправить ошибки, вызванные вибрациями, перепадами температуры и другими нарушениями оптоволоконные кабели.
Все эти хитроумные методики позволили исследователям успешно продемонстрировать QKD в оптоволоконной сети протяженностью 254 км, что вдвое превышает расстояние, достигнутое в ходе предыдущих экспериментов.
Хотя пока система способна передавать данные всего со скоростью 110 бит в секунду, она все же знаменует собой значительный прорыв для чего-то, что когда-то считалось невозможным.
Следующий шаг - ускорить и масштабировать
Исследователи предполагают, что повышение скорости передачи данных выше 110 бит в секунду является следующей большой целью. Один из простых способов сделать это - ускорить кодирование системы.
Например, в настоящее время он работает на частоте 500 мегагерц. Используя существующую технологию, ее можно было масштабировать до нескольких гигагерц. Только это могло бы повысьте передачу данных оцените почти в десять раз.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СТАТЬИ
Более того, они также работают над созданием квантовых ретрансляторов, специальных устройств, которые могли бы предотвратить потери сигнала и еще больше увеличить расстояние и скорость квантового обмена сообщениями.
Будем надеяться, что дальнейшие исследования помогут ученым вскоре реализовать все эти цели, помогая построить более безопасный цифровой мир до наступления Q-Day.
The исследование публикуется в журнале Природа.
О РЕДАКТОРЕ
Рупендра Брахамбхатт Рупендра Брахамбхатт - опытный писатель, исследователь, журналист и режиссер. Имея степень бакалавра наук (с отличием) в области науки и PGJMC в области массовых коммуникаций, он активно работает с некоторыми из самых инновационных брендов, информационными агентствами, цифровыми журналами, режиссерами-документалистами и некоммерческими организациями из разных уголков земного шара. Как автор, он работает над тем, чтобы предоставлять правильную информацию и поощрять конструктивное мышление в массах.
Комментариев нет:
Отправить комментарий