Высоко-размерное квантовое шифрование выступило в реальных городских условиях в первый раз: Решающий шаг к практическому квантовому шифрованию по сетям свободного пространства

Квантовое шифрование использует фотоны, чтобы закодировать информацию в форме квантовых битов. В его самой простой форме, известной как 2D шифрование, каждый фотон кодирует один бит: или тот или ноль. Ученые показали, что единственный фотон может закодировать еще больше информации – понятие, известное как высоко-размерное квантовое шифрование – но до сих пор это никогда не демонстрировалось со свободным пространством оптическая коммуникация в реальных условиях. С восемью битами, необходимыми, чтобы закодировать всего одно письмо, например, упаковывая больше информации в каждый фотон, значительно ускорил бы передачу данных.

«Наша работа первая, чтобы послать сообщения безопасным способом, используя высоко-размерное квантовое шифрование в реалистических городских условиях, включая турбулентность», сказали лидерство исследовательской группы, Эбрахим Карими, Университет Оттавы, Канада. «Безопасная коммуникационная схема свободного пространства, которую мы продемонстрировали, могла потенциально связать Землю со спутниками, надежно соединить места, где слишком дорого установить волокно или использоваться для зашифрованной связи с движущимся объектом, таким как самолет».Как детализировано в Optica, журнале Оптического Общества для высокого исследования воздействия, исследователи продемонстрировали 4D квантовое шифрование по свободному пространству оптическая сеть, охватывающая два здания на расстоянии в 0,3 километра в Университете Оттавы.

Эта высоко-размерная схема шифрования упоминается как 4D, потому что каждый фотон кодирует два бита информации, которая обеспечивает четыре возможности 01, 10, 00 или 11.В дополнение к отправке большей информации за фотон высоко-размерное квантовое шифрование может также терпеть больше затеняющего сигнал шума, прежде чем передача станет небезопасной.

Шум может явиться результатом бурного воздуха, подведенной электроники, датчики, которые не работают правильно и от попыток перехватить данные. «Этот более высокий шумовой порог означает, что, когда 2D квантовое шифрование терпит неудачу, Вы можете попытаться осуществить 4D, потому что это, в принципе, более безопасно и больше стойкого шума», сказал Карими.Используя свет для шифрования

Сегодня, математические алгоритмы используются, чтобы зашифровать текстовые сообщения, банковские операции и медицинскую информацию. Перехват этих зашифрованных сообщений требует, чтобы выяснение точного алгоритма раньше шифровало данную часть данных, подвиг, который является трудным теперь, но это, как ожидают, станет легче в следующее десятилетие или поэтому поскольку компьютеры становятся более мощными.Учитывая ожидание, что текущие алгоритмы могут не работать также в будущем, больше внимания уделяют более сильным методам шифрования, таким как квантовое распределение ключа, которое использует свойства световых частиц, которые, как известно как квантовые состояния, закодировали и послать ключ, должен был расшифровать закодированные данные.

Хотя телеграфировано и квантовое шифрование свободного пространства было развернуто в некоторых маленьких, местных сетях, осуществление его глобально потребует отправки зашифрованных сообщений между наземными станциями и основанными на спутнике квантовыми коммуникационными сетями, которые связали бы города и страны. Горизонтальные тесты через воздух могут использоваться, чтобы моделировать отправку сигналов к спутникам приблизительно с тремя горизонтальными километрами, являющимися примерно равным отправке сигнала через атмосферу Земли к спутнику.

Прежде, чем попробовать трехкилометровый тест, исследователи хотели видеть, было ли даже возможно выступить 4D квантовое шифрование снаружи. Это, как думали, было так сложно, что некоторые другие ученые в области сказали, что эксперимент не будет работать. Одна из основных проблем, с которыми стоят во время любого эксперимента свободного пространства, имеет дело с воздушной турбулентностью, которая искажает оптический сигнал.

Реальное тестированиеДля тестов исследователи принесли свои лабораторные оптические установки к двум различным крышам и покрыли их деревянными коробками, чтобы обеспечить некоторую защиту от элементов. После большого метода проб и ошибок они успешно послали сообщения, обеспеченные с 4D квантовое шифрование по их внутригородской связи. Сообщения показали коэффициент ошибок 11 процентов, ниже 19-процентного порога должен был поддержать безопасное соединение.

Они также соответствовали 4D шифрование 2D, находя, что после исправления ошибок они могли передать в 1.6 раза больше информации за фотон с 4D квантовое шифрование, даже с турбулентностью.«После обеспечения оборудования, которое обычно привыкло бы в чистой, изолированной окружающей среде лаборатории к крыше, которая выставлена элементам и не имеет никакой изоляции вибрации, было очень полезно видеть результаты показать, что мы могли передать безопасные данные», сказала Алисия Сит, студент бакалавриата в лаборатории Карими.Как следующий шаг, исследователи планируют осуществить свою схему в сеть, которая включает три связи, которые на расстоянии приблизительно в 5,6 километров, и это использует технологию, которая, как известно как адаптивная оптика, дала компенсацию за турбулентность.

В конечном счете они хотят связать эту сеть с той, которая существует теперь в городе. «Наша долгосрочная цель состоит в том, чтобы осуществить квантовую коммуникационную сеть с многократными связями, но использование больше чем четырех размеров, пытаясь обойти турбулентность», сказал, Сидит.


4 комментария к “Высоко-размерное квантовое шифрование выступило в реальных городских условиях в первый раз: Решающий шаг к практическому квантовому шифрованию по сетям свободного пространства”

  1. Анна Андрияновна

    Господа, украинцы выбрали русскоязычного Президента, имеет право говорить так, как считает целесообразным в данной ситуации.

  2. Ковтунова Пелагея

    ну, дружище, титьки, это так, на любителя.. как по мне так нормальные..

  3. Петро её прикроет на время выборов… хотя европа может петра в позу поставить..

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *