Квантовое шифрование высокой размерности, впервые выполненное в реальных городских условиях: решающий шаг на пути к практическому квантовому шифрованию в сетях свободного пространства

Квантовое шифрование использует фотоны для кодирования информации в виде квантовых битов. В собственной несложной форме, известной как двумерное шифрование, любой фотон кодирует один бит: либо единицу, либо ноль.

Ученые показали, что один фотон может кодировать еще больше информации — концепция, известная как многомерное квантовое шифрование, — но до сих пор это никогда не было продемонстрировано при помощи оптической связи в свободном пространстве в настоящих условиях. К примеру, при восьми битах, нужных для кодирования только одной буквы, упаковка большего количества информации в любой фотон значительно ускорит передачу данных.

«Отечественная работа имеется первой, которая снабжает надёжную отправку сообщений с применением многомерного квантового шифрования в настоящих муниципальных условиях, включая турбулентность», — сказал глава исследовательской группы Эбрахим Карими из Университета Оттавы, Канада. «Схема защищенной связи в свободном пространстве, которую мы продемонстрировали, может вероятно связать Землю со спутниками, надежно соединить места, где слишком дорого устанавливать оптоволокно, или употребляться для зашифрованной связи с движущимся объектом, к примеру с самолетом».Как подробно обрисовано в Optica, издании Оптического общества для изучений с высокой степенью действия, исследователи продемонстрировали 4D квантовое шифрование в оптической сети в свободном пространстве, охватывающей два строения в 0,3 км друг от друга в Университете Оттавы. Эта схема высокоразмерного шифрования именуется 4D, по обстоятельству того, что любой фотон кодирует два бита информации, что снабжает четыре возможности 01, 10, 00 или 11.В дополнение к отправке большего количества информации на любой фотон, квантовое шифрование огромной размерности также может выдерживать больший шум, заслоняющий сигнал, перед тем как передача станет небезопасной.

Шум может оказаться из-за турбулентного воздуха, неисправной электроники, неисправных детекторов и попыток перехвата данных. «Этот более громадный порог шума свидетельствует, что, в то время, в то время, когда квантовое двумерное шифрование не работает, вы имеете возможность попытаться реализовать 4D, по обстоятельству того, что это, в принципе, более безопасно и более устойчиво к помехам», — сказал Карими.Использование света для шифрованияна данный момент математические способы употребляются для шифрования текстовых сообщений, банковских транзакций и медицинской информации. Перехват этих зашифрованных сообщений требует выяснения верного способа, используемого для шифрования определенного фрагмента данных, что сейчас сложно, но ожидается, что оно станет несложнее в следующем десятилетии или около того, в то время, в то время, когда компьютеры станут более превосходными.Учитывая ожидание того, что текущие способы смогут не трудиться так же замечательно в будущем, больше внимания уделяется более сильным методам шифрования, таким как квантовое распределение ключей, которое использует свойства легких частиц, известные как квантовые состояния, для кодирования и отправки ключа, нужного для дешифрования закодированного эти.

Без оглядки на то, что проводное квантовое и квантовое шифрование в свободном пространстве было развернуто в некоторых мелких локальных сетях, его внедрение в глобальном масштабе потребует отправки зашифрованных сообщений между наземными станциями и спутниковыми квантовыми коммуникационными сетями, каковые соединят города и страны. Горизонтальные опробования в воздухе вероятно использовать для имитации отправки сигналов на спутники, наровне с этим около трех километров по горизонтали примерно равны отправке сигнала через воздушное пространство Земли на спутник.Перед тем, как совершить трехкилометровый тест, исследователи хотели проверить, возможно ли грубо говоря выполнить квантовое шифрование 4D снаружи.

Это считалось таковой непростой задачей, что кое-какие другие ученые в данной области объявили, что опыт не сработает. Одна из основных проблем, с которыми сталкиваются в течении любого опыта в открытом космосе, связана с турбулентностью воздуха, которая искажает оптический сигнал.

Настоящее тестированиеДля опробований исследователи принесли личные лабораторные оптические установки на две разные крыши и накрыли их древесными коробками, чтобы обеспечить некую защиту от элементов. По окончании долгих проб и ошибок они удачно отправили сообщения, защищенные квантовым шифрованием 4D, по внутригородской связи. В сообщениях уровень неточностей составлял 11 процентов, что ниже порога в 19 процентов, нужного для поддержания надёжного соединения.

Они также сравнили четырехмерное шифрование с двухмерным и осознали, что по окончании исправления неточностей они смогут передавать в 1,6 раза больше информации на фотон с четырехмерным квантовым шифрованием, помимо этого при турбулентности.«По окончании того, как оборудование, которое как правило употребляется в чистой изолированной лабораторной среде, было доставлено на крышу, которая подвергается действию элементов и не имеет виброизоляции, было очень приятно подметить результаты, показывающие, что мы можем передавать надёжные эти», — сказала Алисия Сит. , студентка в лаборатории Карими.

В качестве следующего шага исследователи планируют реализовать собственную схему в сети, которая включает три звена на расстоянии около 5,6 км друг от друга и использует разработку, известную как адаптивная оптика, для компенсации турбулентности. В итоге, они хотят связать эту сеть с той, которая существует сейчас в городе. «Отечественная долгосрочная цель — реализовать квантовую коммуникационную сеть с несколькими связями, но с применением более четырех измерений, пробуя обойти турбулентность», — сказал Сит.


8 комментариев к “Квантовое шифрование высокой размерности, впервые выполненное в реальных городских условиях: решающий шаг на пути к практическому квантовому шифрованию в сетях свободного пространства”

  1. Пелёвина Валентина

    да вы и не искали — эти снимки давно в интернете гуляют

  2. Дубровина Виктория

    Тариф, как по мне, то нормальный + будет повод поменять все лампочки с энергосберегающих на диодные и научиться выключать свет, выходя из комнаты.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *