Китай збирається відправити до космосу квантове повідомлення, що не піддається злому

Китай збирається відправити до космосу квантові повідомлення, які буде неможливо зламати. Про це повідомляє LiveScience.

Ще у 2018 році дослідники з Науково-технічного університету Китаю (USTC) розробили і таємно обмінялися "квантовими ключами" між орбітальними супутниками і наземними станціями. З'єднання між китайським супутником Micius і трьома наземними об'єктами в Європі та Азії стало найбільшою безпечною квантовою мережею у світі.

Але інструмент квантової секретності, який спочатку використовував Micius, мав кілька витоків, що надихнуло вчених на створення більш просунутої форми квантового шифрування, відомого як Детектор-незалежний квантовий розподіл ключів (MDI-QKD).

Нове шифрування вже успішно протестували по бездротовій мережі в одному з міст Китаю. Наступним кроком стане відправлення квантового повідомлення на супутник Micius.

"Результати китайської групи вчених дуже цікаві для мережі квантових комунікацій", — говорить дослідник квантових комунікацій з Університету Калгарі Деніел Хмара.

За його словами, це відкриває двері в практичне застосування мережі з квантовим шифруванням, у якому використовуються супутники й оптоволоконні кабелі, котрі працюють у тандемі, що було неможливим при сучасних технологіях.

Варто зазначити, що ще в 1980-х роках дослідники розробили теоретичний метод генерації безпечних ключів з використанням квантової механіки. Такий метод називається "Квантовим розподілом ключів" (QKD) — метод передачі ключа, який використовує квантові явища для гарантії безпечного зв'язку. Цей метод дозволяє двом сторонам, з'єднаним з відкритим каналом зв'язку, створити загальний випадковий ключ, який відомий тільки їм, і використовувати його для шифрування і розшифрування повідомлень.

Перевага QKD полягає в тому, що квантова фізика припускає, що сам акт спостереження за часткою непоправно змінює її. Таким чином, будь-які шпигуни, які намагалися перехопити квантовий ключ, можуть бути негайно виявлені щодо змін у частинках.

В останні роки, коли дослідники почали створювати прототипи мереж розподілу квантових ключів з використанням фотонів, у методі виявився важливий недолік. Так, "атака по побічному каналу" дозволяла вивантажувати копії квантового ключа безпосередньо з приймача.

Тому вчені розробили MDI-QKD, назвавши його "простим рішенням для видалення всіх бічних каналів", які могли б використовуватися для перехоплення ключів.

У MDI-QKD і відправник, і одержувач повідомлення одночасно відправляють свої квантові ключі, а також пастки для третьої сторони.

У новому дослідженні китайським вченим вдалося відправити секретний ключ MDI-QKD на 19,2 км з відкритого повітря між двома будівлями в місті Хефей.

Але відправлення MDI-QKD у космос потребують вирішення більшої кількості проблем, у тому числі більш досконалі алгоритми, які будуть працювати на далеких відстанях.

"Друга проблема, яку ми сподіваємося подолати, пов'язана з рухом супутників", — говорить автор дослідження Цян Чжан.

Рухома ціль змінює поведінку фотонів різними способами, які необхідно дуже точно врахувати, щоб у результаті зрозуміти сенс сигналу.

За словами інших вчених, рух супутника робить MDI-QKD "дуже важким", але цілком імовірно, що команда USTC могла б це здійснити. Якщо робота буде успішною, то у світі з'явиться перша квантова мережа, яку неможливо зламати жодним з відомих методів злому коду.