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In Quantennetzwerken werden Daten mit polarisierten Photonen über Glasfaserkanäle übertragen. Photonen sind sehr zerbrechlich und werden beim Lesen zerstört. Theoretisch schützt diese EigenschaftQuantenkommunikationskanäle vor Abhören, weshalb ihre Verwendung zur Verteilung kryptografischer Schlüssel zwischen klassischen Computersystemen als vielversprechende Lösung angesehen wird.
Gleichzeitig kostet die Implementierung solcher Systeme - auch auf der Ebene wissenschaftlicher Laboratorien - viel und ermöglicht keine hohen Übertragungsraten. Zum größten Teil verwenden sie ein einfaches Punkt-zu-Punkt-Format, bei dem Repeater und vertrauenswürdige Knoten verwendet werden, um die codierten Daten zu lesen und über die Kette zu senden. Dieser Ansatz - mit der Einführung einer großen Anzahl von Zwischenelementen - schreibt einige der erklärten Vorteile des Systems aus Sicht der Informationssicherheit ab und verkompliziert die Struktur und den Prozess der Netzwerkbereitstellung.
Im August Physiker eine Gruppe von südafrikanischen präsentierte einen alternativen Quantenschlüsselverteilungsmechanismus. Sie können einen Austausch zwischen zehn Teilnehmern herstellen und benötigen keine Repeater.
Wie es funktioniert
Für dieses Projekt schlugen die Ingenieure vor, sich von klassischen Codierungsansätzen in Quantenschlüsselverteilungssystemen zu entfernen und kryptografische Informationen mithilfe des Orbitaldrehimpulses ( OAM ) zu übertragen. Es beschreibt die Drehrichtung und Verdrehung eines Photons und verfügt über eine hohe Informationskapazität. Wissenschaftler haben sogar die Polarisation eines Photons in traditionellen Quantenschlüsselverteilungssystemen mit einem Münzwurf und OAM mit einem Würfel mit unendlich vielen Seiten verglichen.
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Für den Datenaustausch wurde ein Schema namens " Pass-the-Parcel " vorgeschlagen.). Ein Photon mit codierten Informationen empfängt wiederum zehn Netzwerkteilnehmer, von denen jeder bestimmte Operationen mit OAM ohne Lesen ausführt. Somit wird das Photon nicht zerstört und kehrt zum Absender zurück. Letzterer führt eine Kontrollablesung durch und vergleicht den Zustand des Photons vor und nach der Übertragung. Am wichtigsten ist, dass Sie mit dem neuen Ansatz den Schlüssel verteilen können, auch wenn sich nur ein Teil der Netzwerkteilnehmer gegenseitig vertraut - beispielsweise drei oder vier. Klassische Systeme können sich solcher Fähigkeiten noch nicht rühmen.
Was ist los mit der IT-Branche?
Solche Entwicklungen bringen die Entstehung kommerzieller und staatlicher Quantennetzwerke näher (ähnliche Projekte werden bereits im US-Energieministerium diskutiert ), senken die Infrastrukturkosten und erhöhen ihre theoretische Effizienz. Das Österreichische Institut für Quantenoptik und Quanteninformation ist beispielsweise davon überzeugt, dass Quantennetzwerke in den nächsten fünf Jahren Computergeräte in einer Entfernung von 50 bis 100 Kilometern vereinen können.
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