Kvantinis internetas gali apsaugoti nuo smalsių akių (0)
Pasaulyje patyliukais plinta kvantiniai tinklai. Saugiam kvantiniam ryšiui jungiant miestus, žmonės gali bendrauti, būdami tikri, kad fizikos dėsniai užkirs kelią šnipinėjimui. Galiausiai gali atsirasti netgi pasaulinis kvantinis internetas.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Kai buvęs JAV Nacionalinės saugumo agentūros samdinys Edwardas Snowdenas atskleidė valstybinio šnipinėjimo mastą, tai išryškino saugesnės komunikacijos būtinybę, sako Donas Hayfordas iš Battelle, tyrimų organizacijos Columbuse, Ohio'uje. „Netgi iki Snowdeno buvome nusprendę, kad ateityje įvyks dalykai, dėl ko žmonės turėtų imtis ieškoti ko nors geriau.“
Tas kažkas vadinasi kvantinio rakto dalinimasis (QKD). Naudojant šią techniką, tam tikrų kvantinių būsenų fotonai perduodami saugaus kriptografinio rakto sukūrimui, kuriuo galite užšifruoti duomenis, siunčiamus įprastu, ne kvantiniu ryšiu. QKD yra daug saugesnis už standartinę kriptografiją, besiremiančią sudėtingomis matematikos problemomis, kurią teoriškai, pasitelkus pakankamai skaičiavimo galios, galima nulaužti. Tačiau bet kokie bandymai perimti kvantinį šifravimą sutrikdo, fotono kvantines būsenas, ir naudotojai įspėjami šio rakto nebenaudoti.
Nuo gruodžio, Battelle prižiūrėjo kvantinį ryšį tarp būstinė Columbuse ir gamybinio padalinio už 62 kilometrų Dubline, Ohio'uje – pirmąjį tokį komercinį ryšį JAV. Jie dirba su ID Quantique Ženevoje, Šveicarijoje, pardavinėjančia QKD technologiją ir padėjusia išlaikyti 2007 metų Šveicarijos rinkimų rezultatus saugius.
Dabar Battelle paskelbė planus panaudoti egzistuojantį optinių kabelių tinklą Dubline didesnio kvantinio tinklo bandymams. Ilgalaikis jų tikslas susijungti su biuru Vašingtone (DC), esančiame daugiau, nei už 650 km..
Tyrėjai Kinijoje irgi jungia miestus. Shuang Wang iš Kinijos Mokslo ir technologijų universiteto Hefei, neseniai paskelbė detales apie pirmąjį eksperimentinį platų QKD tinklą, veikusį nuo 2011 gruodžio iki 2012 liepos (arxiv.org/abs/1409.1568). Tinklas apjungė penkis kompiuterius, kitaip mazgus Hefei mieste su dar trimis Wuhu, už 150 km, per esantį trečiame mieste, Chaohu. „Vertinant pagal dengiamą plotą, tai kol kas yra didžiausias kvantinis tinklas,“ sako Wang.
2016 m. planuojama baigti 2000 kilometrų ryšį jungtį tarp Pekino ir Šanchajaus. Kinijos vyriausybė jau naudoja QKD savo paslapčių apsaugai, įskaitant diskusijas XVIII Nacionaliniame kongrese 2012-aisiais, kai naujas vadovas perėmė vadovaujančią partiją.
Tačiau tokio plataus QKD tinklo kūrimas neapsiėjo be problemų. Vietiniai kelio darbai Wuhu mieste tris kartus nutraukė veikiančio Wang tinklo optinį kabelį, o elektros dingimas Hefei mazge padalino tinklą pusiau vos po 10 dienų nuo projekto pradžios. Kitas Hefei mazgas turėjo būti įkurtas pamainomis dirbančioje virtuvėje – vieinintelėje vietoje, iš kur galima pasiekti būtiną optinės gijos jungtį. Didelis temperatūrų svyravimas virtuvėje nebūtinai blogas dalykas, sako Wang. „Tokia nedrauginga aplinka suteikė mums progą išbandyti QKG prietaisų atsparumą.“
Tolimus tinklus tiesti ne taip jau paprasta. Wang tinklo efektyvumas mažėjo, augant atstumui tarp mazgų. Jei du mazgai Hefei galėjo užtikrinti saugų balso perdavimą realiu laiku, ryšys tarp Hefei ir Wuhu naują raktą siųsti galėjo tik tris kartus per sekundę.
Vienas galimas sprendimas yra prietaisas, vadinamas kvantiniu kartotuvu. Kol kas norint tęsiant kvantinį saitą toliau, nei 100 kilometrų ar panašiai, reikia, kad tarp šių dviejų taškų būtų patikimas mazgas ir užmegztų ryšį tarp jų. Kiekvienas naudotojas turi saugų ryšį su šiuo mazgu, bet negali bendrauti tiesiogiai, kadangi kvantų mechanikos dėsniai neleidžia patikimam mazgui nukopijuoti kvantinę būseną ir ją perduoti. Kvantinis kartotuvas šią problemą išspręstų, sujungdamas būsenas dideliu atstumu, panaudodamas susietumo (entanglement) savybę, tačiau susietumas yra trapus ir kol kas niekam tinkamo kartotuvo sukurti nepavyko.
Kvantinis kartotuvas
Tačiau galiausiai, kartotuvai galėtų leisti naudotis QKD paprastiems naudotojams, sako Hayfordas. Neturėtumėte tiesioginio šviesolaidinio ryšio iki namų, bet apsilankytumėte prie tinklo prijungtame savotiškame kvantinio pašto skyriuje. Čia pasirinktumėte atmintuką pilną kvantinių kodų, naudojimui su Google, Amazon ir kitomis interneto kompanijomis savo namų kompiuteriu ar išmaniuoju telefonu. Tokie kvantiniai raktai netgi galėtų keliauti jūros dugnu nutiestais povandeniniais kabeliais, kuriais dabar perduodamas interneto ryšys – nors kartotuvų įrengimas Atlanto vandenyno dugne būtų nemenkas iššūkis, sako Saikat Guha iš BBN Technologies Kembridže, Massachusettse.
Bet kas, kam reikėjo keisti slaptažodį po internetinės informacijos nutekėjimo, gali būti skeptiškai vertinti QKD galimybę suteikti absoliučiai saugų ryšį. Tyrėjai jau parodė, kad QKD sistemas galima nulaužti, tačiau tai įvyko dėl aparatinės įrangos trūkumų. Hayfordas sako, kad Battelle darbuojasi kartu su įsilaužimų ekspertais, kad tokios problemos būt ištaisytos. „Tai dalykas, kuriam nuolatos skiriame dėmesį.“
Netgi ideali QKD sistema negali nuslėpti fakto, kad jūs su kažkuo kalbatės. Snowdenas papasakojo pasauliui, kad NSA, šnipinėdama spying on optinius kabelius, renka „metaduomenis“, pavyzdžiui, laiką, vietą ir ir pokalbyje dalyvavusias puses. Taip agentūra gali gauti informaciją apie žmones netgi ir neperskaitydama žinučių.
Po Snowdeno nutekinimo, Guha ir kolegos nusprendė imtis metaduoemenų problemos. Pasirodo, įmanoma siųsti nedidelius informacijos kiekius, niekam to nesuprantant, jeigu žinutė paslepiama kvantinio ryšio būdingame triukšme (arxiv.org/abs/1404.7347). Ši idėja kol kas buvo išbandyta tik nedideliu masteliu laboratorijoje, bet kvantiniams tinklams plintant po pasaulį, galbūt tai suteiks būdą siųsti visiškai slaptas žinutes. „Tai dar vienu lygiu didesnis saugumas nei saugi komunikacija,“ sako Guha.
Jacob Aron
New Scientist № 2987