양자 통신 분야의 획기적인 발전
현대의 정보 네트워크에서 데이터는 광섬유를 통해 빛의 섬광 형태로 전송됩니다. 플래시가있는 경우, 그렇지 않으면 0입니다. 그러나 이러한 정보의 전송은 안전하지 않습니다. 왜냐하면 이러한 플래시는 특별한 기술을 사용하여 쉽게 "엿볼"수 있기 때문에받는 사람도 보낸 사람도 메시지가 도청되었다는 것을 알지 못합니다.
양자 통신의 경우, 광자는 특정 그룹으로 전송되고, 0과 단위는 특별한 방식으로 기록됩니다. 어떤 사람이 편지를 가로 채길 원한다면 그는 아마도 그것을 할 것입니다. 그러나 이것은 첫째로 눈에 띄지 않을 것이며 두 번째로이 메시지를 읽지 않을 것입니다.
이러한 알고리즘은 미국 물리학 자 Charles Bennett와 캐나다 암호 학자 Gilles Brassard에 의해 1984 년에 처음으로 발명되었습니다. 5 년 후, 알고리즘은 실험실에서 구현되었습니다 - 비밀 발진기는 30cm 떨어진 거리에서 공중을 통해 전송되었습니다. 그러나 산업용 사용과 관련하여 첫 번째 솔루션은 2002-2004에서만 나타났습니다. 그러나 지금까지 그들은 매우 비싼 즐거움이었습니다. 비용은 수십만 달러로 추산됩니다. 양자 역학의 법칙에 위배되므로 양자 통신 채널을 물리적으로 도청하는 것은 불가능합니다.
동시에 네트워크 노드에서 양자가 위반되기 때문에 양자 채널을 단일 네트워크로 통합하는 것과 관련된 큰 문제가 있습니다. 현재 유럽 연합 (EU)은 SECOQC라고 불리는 매우 야심 찬 글로벌 양자 네트워크 프로젝트를 구현할 계획이지만, 암호문은 비트로 변환되어 신뢰할 수있는 네트워크 노드를 통해 전송됩니다. 양자 통신은 두 물체 사이에서만 사용할 수 있으며 장거리의 경우 단일 광자가 도달 할 수 없으므로 양자 간 거리는 200 킬로미터를 초과하지 않아야합니다. 또한 거리가 클수록 데이터 전송 속도가 느려지고 초당 최대 백 비트가됩니다.
양자 통신을 사용하는 기존의 모든 설치는 암호화 키의 전송으로 제한되므로 매우 자주 양자 통신을 "양자 암호"라고합니다. 개체가 필요한 키를 받으면 정보를 암호화하여 네트워크를 통해 전송합니다. 그러나 동시에 연결 속도가 매우 느리기 때문에 암호화 키가 자주 변경되어야합니다.
질문이 제기됩니다. 양자 통신에 많은 문제가있는 경우 공개 PGP 유형 암호화 프로그램을 사용하고 양자가없는 이유는 무엇입니까? 대답은 간단합니다. 공개 키 시스템의 모든 편의성에도 불구하고 아무도 자신의 신뢰성을 보장 할 수 없습니다. 동시에 닫힌 프로그램 중에는 이론적으로 금이 갈 수없는 것들이 있지만 모든 당사자는 필요한 키를 미리 제공 받아야하며 최신 컴퓨터 시스템에서는이 문제를 해결하는 것이 거의 불가능합니다. 그러나 그것은 양자 통신의 도움으로 해결 될 수 있습니다. 물리학 자의 도움으로 아무도 키를 가로 채지 못하게하고 물리학이 도움이되며 암호화 된 데이터를 사용할 수 없게되면 수학이 가능 해집니다.
동시에 "무조건적인 보안"의 개념이 완전히 올바르지 않다는 것을 언급 할 필요가 있습니다. 예, 강력한 컴퓨터 기술은 분류 된 정보를 얻는 데 도움이되지 않지만 데이터 유출, 기술 오류 또는 "트로이 공격"의 측면 채널과 같은 다른 방법이 있습니다.
물리학 자의 열정은 산업가, 기업가 및 정부 기관에 전달되었습니다. 아직 첫 번째 양자 블랙 박스를 판매 할 수 없었던 젊은 기업들은 향후 연구를 위해 수백만 달러의 자금을 제공합니다. 매우 진지하게, 양자 대화의 사상은 대중 의식에서 발전하기 시작했습니다. 이 점에있어서 첫 번째는 올해의 2007의 의회 선거에서 양자 커뮤니케이션의 이점을 입증 한 스위스였다. 스위스 인구가 선거 과정에 대해 매우 책임이 있기 때문에 실제로는 작은 이익 이었지만 홍보는 위대한 것으로 나타났습니다. 따라서 투표 집계의 정확성이 중요합니다. 양자 커뮤니케이션의 연결과 선거 결과의 보호는 양적 의사 소통뿐만 아니라 스위스 과학의 발전에도 관심을 모으는 잘 고안된 광고 활동입니다.
양자 통신의 개발은 매우 집중적으로 진행됩니다. 그리고 올해 5 월 중국의 물리학 자들은 야외에서 97 킬로미터에 해당하는 기록적인 거리에서 광자를 전송하는 것으로보고되었다. 얽힌 광자의 전송은 1,3 와트와 동등한 레이저를 사용하여 수행되었습니다. 이 실험은 해발 1000 미터의 고도에 위치한 호수 위에 수행되었습니다. 이러한 상당한 거리에서 광자를 전송하는 과정에서 주요 문제는 빔 확장과 관련이 있었기 때문에 과학자들은 수신기 및 송신기를 조정 한 추가 가이드 레이저를 사용했습니다. 또한, 광자는 광의 확산 때문에뿐만 아니라 광학의 불완전 성 및 공기의 난류로 인해 손실되었습니다.
어쨌든, 4 시간 실험 동안 우리는 97 얽힌 광자를 1100 킬로미터의 거리까지 전송할 수있었습니다. 그러나 과학자들에 따르면, 광자의 손실은 아주 미미하기 때문에 가까운 장래에 통신 위성과 지상국 사이에서 양자 통신이 이루어질 수 있다고 가정 할 수있다.
과학자들은 이전에 얽힌 광자의 전송에 대한 연구를 수행했으나 전송 거리가 길지는 않았다는 점에 유의하십시오. 그 이유는 입자가 전파 매체와 상호 작용하고, 결과적으로 양자 성질이 손실되기 때문입니다. 보시다시피, 항공 전송은보다 효율적임을 입증했습니다.
중국 실험이 끝난 지 며칠 후, 유럽 과학자들이 중국 과학자들의 기록을 깨고 143 킬로미터와 같은 거리에 얽힌 광자를 옮기는 정보가 나타났습니다. 그 저자에 따르면, 실험은 1 년 이상 지속되었다. 그 이유는 악천후입니다. 실험은 테 네리 페 섬과 라 팔마 사이의 대서양에서 수행 된 것으로 알려져 있습니다. 이전의 연구에서와 마찬가지로, 정보의 전송은 일반적인 채널과 양자 채널의 두 채널에서 수행되었습니다.
이제는 중국 물리학 자의 업적이 더 성공적임을 입증하게되었습니다. 과학자들은 처음으로베이스 스테이션과 상당한 높이로 비행하는 비행기 사이의 양자 연결을 사용했습니다.
시간당 228 킬로미터의 속도로 20 킬로미터 고도에서 비행하는 Do300 항공기에는 수신기 및 광자의 출처 (적외선 레이저)가있었습니다. 기지국은 항공기의 방향과 위치를 결정하기 위해 고정밀 드라이브가있는 미러 시스템으로 구성된 광학 시스템을 사용했습니다. 수신기의 광학 시스템뿐만 아니라 항공기의 모든 좌표가 정확하게 결정된 후 스테이션 장비는 광자의 양극화를 결정하고이 정보를 사용하여 양자 데이터를 해독 할 수 있습니다.
통신 세션은 약 10 분 지속되었습니다. 그러나 모든 전송 된 정보가 양자 암호를 사용하여 암호화 된 것은 아닙니다. 양자 방법은 암호화 키만을 전송했는데 이는 일반적인 방법으로 전송 된 특정 수의 정보 (약 10KB)가 변경된 후에 변경되었습니다. 사용 된 키 전달 방법을 양자 키 분배라고하며 단위 및 0을 인코딩하기 위해 광자의 다른 편광을 사용합니다.
또한 세션 중 오류의 빈도가 5 퍼센트를 초과하지 않았으며 이는 양자 통신 분야에서 큰 성공으로 간주 될 수 있음에 유의해야합니다.
따라서 과학자들은 위성 양자 통신 시스템의 생성에 가까워 질 수 있다고 말할 수 있습니다. 동시에 기상 조건이 지구의 표면에 큰 영향을 미치기 때문에 이러한 연결 조직에는 더 적은 노력이 필요하지만 수직 방향으로는 그렇게 중요하지 않아야한다는 가정이 있습니다.
전문가에 따르면 실험이 성공적으로 완료되면 양자 위성 통신은 이미이 기술을 보유한 주 (state)의 대사관간에 안전한 정보 네트워크를 구성하는 데 사용될 수 있다고한다.
동시에, 전송 된 정보의 강력한 보호 기능을 제공하는 능력과 함께 양자 통신은 똑같이 중요한 여러 가지 문제를 해결할 수 없다고 믿는 특정 수의 과학자가 있습니다. 따라서 루벤 카톨릭 대학교 (University of Leuven)의 바트 프레 넬 (Bart Prenel) 교수에 따르면 다음과 같은 문제가 있습니다. 첫째, 퀀텀 연결을 사용하는 발신자는 상대방에 매우 구체적인 수신자가 있는지 확인해야합니다. 따라서 양 당사자에게 비밀 코드를 제공해야합니다. 그러나 작고 잘 설계되고 조직 된 노드에서 가능하다면 양자 통신은 대량 사용에 사용될 수 없습니다. 둘째, 양자 암호 법은 문서에 서명하는 것을 불가능하게 만듭니다. 셋째, 양자 암호 법은 이미 저장된 정보의 보호를 보장 할 수 없습니다. 실제로 현대 정보 시스템에서 중요한 것은 전송 된 정보를 보호하는 것이 아니라이 정보가 저장되는 최종 노드를 보호하는 것입니다.
따라서 상업적 사용의 관점에서 볼 때 양자 암호는 오래 사용할 수 없습니다.
사용 된 재료 :
http://www.dailytechinfo.org/infotech/4016-vpervye-realizovana-kvantovaya-svyaz-mezhdu-letyaschim-samoletom-i-nazemnoy-stanciey.html
http://cybersecurity.ru/it/159210.html/
http://rus.ruvr.ru/2012_05_21/75468427/
http://ru.wikipedia.org/wiki/%CA%E2%E0%ED%F2%EE%E2%E0%FF_%E7%E0%EF%F3%F2%E0%ED%ED%EE%F1%F2%FC
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