[ad_1]
Dzięki stałym postępom w rozwoju komputerów kwantowych i ich coraz lepszej wydajności, w przyszłości możliwe będzie złamanie naszych obecnych procesów szyfrowania. Aby sprostać temu wyzwaniu, naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) uczestniczą w międzynarodowym konsorcjum badawczym w celu opracowania metod szyfrowania, które będą stosować prawa fizyczne, aby zapobiec przechwytywaniu wiadomości. Aby zabezpieczyć komunikację na duże odległości, misja kosmiczna QUICK³ rozmieści satelity.
W jaki sposób można zagwarantować, że dane przesyłane przez Internet będą odczytywane tylko przez zamierzonego odbiorcę? Obecnie nasze dane są szyfrowane metodami matematycznymi, które opierają się na założeniu, że faktoryzacja dużych liczb jest trudnym zadaniem. Jednak wraz ze wzrostem mocy komputerów kwantowych, te kody matematyczne prawdopodobnie nie będą już bezpieczne w przyszłości.
Szyfrowanie za pomocą praw fizycznych
Tobias Vogl, profesor inżynierii kwantowych systemów komunikacyjnych, pracuje nad procesem szyfrowania, który opiera się na zasadach fizyki. „Bezpieczeństwo będzie oparte na kodowaniu informacji w pojedynczych cząsteczkach światła, a następnie ich przesyłaniu. Prawa fizyki nie pozwalają na wyodrębnienie lub skopiowanie tych informacji. Po przechwyceniu informacji cząsteczki światła zmieniają swoje właściwości. Ponieważ możemy zmierzyć te zmiany stanu, każda próba przechwycenia przesyłanych danych zostanie natychmiast rozpoznana, niezależnie od przyszłych postępów technologicznych” – mówi Tobias Vogl.
Dużym wyzwaniem w tak zwanej kryptografii kwantowej jest transmisja danych na duże odległości. W klasycznej komunikacji informacje są kodowane w wielu cząsteczkach światła i przesyłane przez światłowody. Informacje zawarte w pojedynczej cząsteczce nie mogą jednak zostać skopiowane. W rezultacie sygnał świetlny nie może być wielokrotnie wzmacniany, jak w przypadku obecnych transmisji światłowodowych. Ogranicza to odległość transmisji informacji do kilkuset kilometrów.
Aby przesłać informacje do innych miast lub kontynentów, wykorzystana zostanie struktura atmosfery. Na wysokościach wyższych niż około 10 kilometrów atmosfera jest tak cienka, że światło nie jest ani rozpraszane, ani pochłaniane. Umożliwi to wykorzystanie satelitów w celu rozszerzenia komunikacji kwantowej na większe odległości.
Satelity do komunikacji kwantowej
W ramach misji QUICK³ Tobias Vogl i jego zespół opracowują cały system, w tym wszystkie komponenty potrzebne do zbudowania satelity do komunikacji kwantowej. W pierwszym etapie zespół przetestował każdy z komponentów satelity. Następnym krokiem będzie wypróbowanie całego systemu w kosmosie. Naukowcy zbadają, czy technologia może wytrzymać warunki panujące w przestrzeni kosmicznej i jak poszczególne elementy systemu współdziałają ze sobą. Wystrzelenie satelity zaplanowano na 2025 rok. Aby stworzyć nadrzędną sieć komunikacji kwantowej, potrzebne będą jednak setki, a może nawet tysiące satelitów.
Hybrydowa sieć do szyfrowania
Koncepcja ta niekoniecznie wymaga, aby wszystkie informacje były przesyłane przy użyciu tej metody, która jest bardzo złożona i kosztowna. Możliwe jest wdrożenie sieci hybrydowej, w której dane mogą być szyfrowane fizycznie lub matematycznie. Antonia Wachter-Zeh, profesor kodowania i kryptografii, pracuje nad opracowaniem algorytmów na tyle złożonych, że nawet komputery kwantowe nie będą w stanie ich rozwiązać. W przyszłości nadal wystarczające będzie szyfrowanie większości informacji za pomocą algorytmów matematycznych. Kryptografia kwantowa będzie opcją tylko dla dokumentów wymagających specjalnej ochrony, na przykład w komunikacji między bankami.
[ad_2]