Середа, 24 Липня, 2024

Чому китайський супутник квантового зв’язку є важливим досягненням

У Піднебесній запустили перший у світі експериментальний супутник квантового зв’язку. Він став першим елементом для системи шифрованого зв’язку, який не піддається злому.

Пуск здійснили у вівторок за допомогою ракети-носія Чанчжен-2D з космодрому Цзюцюань у пустелі Гобі. У ході дворічної місії супутник повинен встановити захищену від злому систему квантової комунікації, передаючи ключі шифрування з космосу на землю. Дані, що передаються із супутника, міститимуться в серіях фотонів, які неможливо скопіювати. Будь-яка спроба перехоплення призведе до їхнього саморуйнування.

china-quantum-satellite-launch
Ця ракета відправила перший у світі супутник квантового зв’язку на орбіту

Супутник квантового зв’язку отримав ім’я давньокитайського філософа Мо-цзи. Новинка, серед іншого, забезпечуватиме захищені комунікації між столицею Китаю Пекіном і Урумчі – столицею провінції Синьцзян, де часто відбуваються заворушення.

Чому це важливо

Мало хто замислюється, проте майже кожна передача інформації по цифрових каналах ведеться в зашифрованому вигляді. Це стосується мобільних телефонів, переказу грошей та навіть результатів пошуку. Google, наприклад, знижує рейтинг веб-ресурсів, які не використовують шифрування.

Коли якесь повідомлення захищають криптографією, для його читання потрібний ключ – дуже велике число з десятків або навіть сотень розрядів. Знайти його підбором на звичайних комп’ютерах займає багато часу, оскільки потрібно перебрати мільярди варіантів та обрахувати їх через складні математичні формули.

Тому навіть суперкомп’ютери не можуть забезпечити прийнятний час розшифровування для довгих ключів. Наприклад, популярний алгоритм шифрування RSA з довжиною ключа в 768 бітів можна зламати за два роки за допомогою системи з декількох сотень комп’ютерів. Проте ті, хто користується цим шифром, уже давно перейшли на ключ довжиною 2048 бітів, а кому потрібний більший захист – впроваджують 4096 бітів.

Квантове шифрування на практиці

Але наявне шифрування все ж можна зламати, і це стає актуальною проблемою з розвитком надшвидких квантових комп’ютерів. Тому науковці працюють над квантовою криптографією та зв’язком, які неможливо прослухати в принципі. Подібні лінії з квантовим захистом вже з’єднали офіси компанії Battelle в місті Колумбусі та Дубліні, відстань між якими складає 62 кілометри. Це була перша подібна комерційна лінія, за якою з’явилася нова в Женеві. Її створили разом з організацією ID Quantique, яка продає технологію QKD та допомогла убезпечити вибори в Швейцарії в 2007 році від злому.

Технологія QKD унеможливить прослуховування комп’ютерних мереж

У Китаї вчені також з’єднують новою технологією захисту міста. Наукова група Університету науки та технології в місті Хефей створила захищену QKD мережу, яка об’єднала п’ять комп’ютерів у Хефеї та три в місті Вуху за 150 кілометрів. При цьому мережа пройшла через місто Чаоху. З точки зору покриття, за словами науковців, це найбільша квантова мережа у світі.

Доставка квантового інтернету

Головна проблема квантового зв’язку сьогодні – складна інфраструктура та низька швидкість пересилання даних. Саме тому найчастіше квантовим способом захищають лише ключі шифрування. Однак і цього виявляється замало: інфраструктура довжиною близько 100 км справляється з пересиланням голосу в реальному часі, а при її збільшенні до тисяч кілометрів відправляти нові ключі вдається не більше трьох разів на секунду.

Одним із способів вирішити проблему низької пропускної спроможності є встановлення пристрою під назвою квантовий репітер. Його необхідно ставити кожні 100 кілометрів через фізичні обмеження квантової фізики. Однак проблема в тому, що такого гаджета ще не існує в природі, і замість нього використовують довірений вузол з квантовим шифруванням, що значно ускладнює та здорожує всю систему. Окрім цього, в океані репітери розташувати неможливо.

Тому науковці токійського Університету Очаноміцу запропонували незвичайний вихід: завантажити комп’ютер з квантовими бітами в морський контейнер та відправляти його на кораблі. Таким способом дані можна пересилати швидше, ніж по прокладеному на морському дні кабелю.

Приблизно на такому кораблі будуть перевозити квантовий інтернет на великі відстані

За їхніми підрахунками, сучасні технології дозволяють розмістити в контейнері комп’ютер, який зберігатиме до 125 байтів квантових даних. Більшість простору займуть механізми для підтримання сталої температури та вологості – будь-яка зміна призведе до пошкодження даних. Для порівняння, звичайні кремнієві технології в такому ж обсязі розмістять 200 терабайтів, а на одному диску Blu-ray знаходиться 0,05 терабайтів.

Великі контейнеровози здатні перевозити до 10 тисяч контейнерів. Тобто такий незвичайний інтернет пропонуватиме користувачам швидкість від 10 байтів на секунду до 1 терабайта на секунду – залежно від завантаженості судна та використовуваних технологій.

Євген
Євген
Євген пише для TechToday з 2012 року. Інженер за освітою. Захоплюється реставрацією старих автомобілів.

Vodafone

Залишайтеся з нами

10,052Фанитак
1,445Послідовникислідувати
105Абонентипідписуватися