Quantum communication in action - description, features and facts interesting

A fisica quantumica prupone una manera nova di prutege l'infurmazioni. Perchè chì hè necessariu, hè impussibule di custruisce un canali di cumunicazione sicura? Di sicuru, pudete. Ma i ordinali quantistichi sò stati creati, è in u mumentu chì si sparghje in ogni locu, l'algoritmi di criptograficu mudernu seranu inutile, cum'è questi putenti chì l'anu u cracu in una frazzioni di secunda. A cumunicazione quantum permette di criptà l'infurmazione cù i fotoni - particelli elementari.

Tale ordinateur, avè accessu à un canciu quantum, cambia l'mudellu di i presenti di i fotoni. E tentativu di acquistà infurmazioni dannu. A rapidità di a trasferimentu di l'infurmazione hè, per suprattuttu, più bassa, cumparata cù l'altri canali existenti, per esempiu, cù a cumunicazione telefunale. Ma a cumunicazione quantistica cumpone un muchu secrecy di più. Questu, per suprattuttu, hè un big plus. In particulare in u mondu mudernu, quandu u cibercrimi cresce in ogni ghjornu.

Quantum bond per "dummies"

Quandu u postu di colpu hè statu trasmessu per u telegrafu, in u turnu, u telegrafu hà scacciatu u radiu. Di sicuru, hè oghje, ùn hè micca passatu in nudda parte, ma altri tecnulugia muderni stanu. Dumenni deci anni, l'Internet ùn era micca distribuitu cum'è era oghje è era difficiule da accede à ellu, era necessariu per andà à i clubs d'Internet, cumprà carte assai caru, etc. Avà, senza l'Internet, ùn viemu micca una ora, è aspittàvamo 5G.

Ma u novu cumunicazione nova cumunicazione ùn sia micca risolve e so funzioni chì anu face à l'urganizazione di l'interfaccia di dati a través d'internet, riceve data da satelliti di settici nantu à altri pianeti, ecc. Tutti questi informazioni sò deve esse protetti bè. È pò esse organizzatu cù l'aiutu di u chjamatu ingangulu quantum.

Cosa hè un lighe quantum? Per "dummies" spieghenu stu fenominu in una cunnessione di e diverse caractères quantum. Hè persista ancu quandu e particuli sò spaziati di l'altri una bella distanza. Criptographe è trasmessa cù l'aiutu di l'ingangulu quantumu, a chjave ùn vi prupone nisuna infurmazione pricula à l'attacchevuli chì pruponenu intercepte. Tutti i so ricivi sunnu numeri differenti, postu chì u statu di u sistema, cù intervenzione esterna, serà cambiatu.

Ma ùn era micca pussibule di creà un sistema di trasmissione di data, perchè dopu uni pochi di decumenti di chilometri, u sinjal dissipava. U satellite abbandunata in u 2016 vi pò aiutà à realizà l'schema di a trasmissione di cume quantumu di distanza di più di 7 mila km.

I primi tentativi successi di utilizà a nova cunnessione

U primu protuccu di a criptografia quantistica hè stata acquista in u 1984. Avà, sta tecnulugia hè utilizzata bè in u settore bancariu. I Cumpagnia imprese cumpressi criptosistemi creati da elli.

A linea di cumunicazione quantistica hè fatta nantu à un cable di fibra ottica standard. In Russia, u primu canali protuggiche hè stata entre e rami di Gazprombank in Novy Cheryomushki è u Muro di Vaca. A durata tutale hè 30,6 km, i errore in u trasferimentu di a chjave si mette, ma u so percentuale hè minimu - solu 5%.

Cina cuminciò una cumunicata quantumu satellita

U primu satellita di u mondu di sta tipu fù lanatu in Cina. U Long Rocket du March-2D fù lanciatu u 16 di austu 2016 da u cosmòmodu Tszyu-Quan. Un satellita chì pesa 600 kg pò volarà 2 anni in una orbera sʌntrone à 310 km (o 500 km) in alta parte di u prugramma "Esperimenti Quantum in una scala cecena". U periodu di circulu di l'aparitu versu a Terra hè uguali à una ora è ura.

U satellite di u vitu quantumu hè chjamatu Micius, o "Mo-Tzu", in onori di u filòsufu chì stava sempre in u 5u seculu dC. E, cum'è generale hè cridutu, era u primu a cunduceru spirimentu otticu. I scientisti anu da studià u mekanismu di l'ingangulu quantumu è u baculu quantum è da u teleportazione trà u satellita è un laburatoriu in u Tibet.

L'ultime trasfirieghja u statu quantumu di a partícula à una distanza dada. Per implementà stu prucessu, bisognu à un paru d'intrepite (in autri vocabuli, cuncatenati) particles chì sò à distanza una di l'altru. Sicondu a fisica quantumista, sò capaci di captivà infurmazioni nantu à l'statu di un patronu, anche esse distanti. Hè esse, hè pussibule influenza a partícula chì si trova in un cosimu distanti, affettannu u so cumpagnu chì hè vicinu, in u laboratoriu.

U satellitari creà dos fotoni inglessi è i mandà à a Terra. Sì l'esperienza riescita, marca u principiu di una nova era. E decorsi di tali satelliti ùn pò micca solu di a difesa di a diffusione di l'Internet quantum, ma ancu di a cumunicazione quantum in spaziu per i settori futuri in Mars è à a Luna.

Perchè avemu bisognu di such satellites

Perchè avemu bisognu di un satellitariu cumunicatu quantum? Ùn sò micca i bisogni convenciali? U fattu hè chì i sti satelliti ùn sustituveranu micca e convenenu. U principiu di a cumunicazione quantistica hè a codificazione è a prutezzione di e canali di trasmissione di dati persistenti. Cù u so aiutu, per esempiu, a sicuru hè stata assicurata durante l'alizzioni parlamentari di u 2007 in Suisse.

L'urganizazione lucrativa di ricerca di l'Istitutu Memorial Battelle, si cumpone l'interazzione di l'infurmazioni trà l'uffizii in l'United States (Ohio State) è l'Irlanda (Dublin) cù l'inganglement quantum. U so principiu hè basatu nantu à u cumpurtamentu di i fotoni - partitu elementari di lume. Cù l'aiutu, l'infurmazione hè codificatu è mandatu à u indirizzu. In teorica, ancu l'attu più preziosu di l'interventu vi abbandunà una traccia. A chjave quantistà cambià sùbitu, è u pirate di pruvate riceve un sentu propiu ghjocu. Per quessa, tutti i dati chì anu da esse trasmessi à traversu sti canali di a cumunicazione ùn ponu micca intercepe o copiati.

U satellite rispundarà à i teste di a distribuzione di a chjave trà i stazioni è u satellitari stessu.

A cumunicazione quantum in a Cina si realizà à i cumbattiti in fibra ottica, cù una durata totali di 2 mila km è cunnessione 4 città di Sciacca à Pekín. Una seria di fotoni ùn pò micca esse trasmessi infinitamente, e più grande a distanza trà i stazioni, a più alta a chance chì l'infurmazioni seranu danici.

Dopu passendu qualchì distanza, u sinestu si sfurcà, è i scientisti, per mantene a cuttutta di a trasmissioni di l'infurmazione, bisognu di modu per aghjurnà u signalu dopu ogni 100 km. In cumbattiti, questu hè stata uttinutu cù usu nodes pruvucati in a quale analizeghja a chjave, copiata da i novi pagliadi è cuntinueghja.

Un pocu di storia

In u 1984, Brassard J. di l'Università di Montreal è Bennett Ch. Da IBM hà pruvatu chì i fotoni ponnu èssiri usatu in criptografia per uttene un canali fundamentale prutettu. Hanu prupunitu un scopu simplicatu per a ridistribuenza quantistica di chjassi di cifri, chì era chjamatu BB84.

Stu circulecu usa un canciu quantumu, à traversu l'infurmazioni entre dui usu è trasmessa in a forma di stati quantumisticu polariatu. Un scumparu chì l'eseguisce di pudete pruvà à misurà quelli ritti, ma ùn pò micca fà questu, cum'è dichjaratu più sopra, senza distorsioni. In u 1989, in u Centre d'Investigazione IBM, Brassard è Bennett hà criatu u primu sistema criptograficu quantum quantum.

Qualessu hè u sistema criptograficu quantum-otticu (KOKS)

I carattiri basi di a COCS (rata di errore, a tariffa di trasferimentu di i dati, etc.) sò determinate da i paràmetri di l'elementi di u funziunamentu di u canali chì generate, trasmettenu e mette quantum states. In solitu, u COCS hè custituitu un pezzu chì riceve è trasmissione chì sò cunnessi da un cannelu di trasmissione.

Fontane di a radiazzioni sò spartificati in 3 classi:

• Lasers;
• Microlasers;
• Diodi emittenti di lumi.

Per trasmette signalaggi optichi com'è un mediu, l'usu di lumi LED di fibrescenu, cumbinati in i cables di distinti disinni.

A natura di u sicretu di a bondatura quantum

Trascendere da signalazioni induve l'infurmazioni chì anu trasmessa hè cudificatu da pulsazioni cù millares di fotoni, à i signali induve un pulse, in mediu, conta à menu d'una, e lee quantum in ghjocu. Hè l'usu di sti liggi cù a criptografia classica chì faci a pussibule di ottene u sicretu.

U principiu di incertezza di Heisenberg hè utilizatu in quantum-dispositi criptografici è grazie à qualchi tentativu di cambià in u sistema quantumificanu i cambiamenti à questu, è a furmazione obtenuta per risultatu di tali misura hè dettu da u partitu cum'è falzu.

A criptografia quantistica dà un 100% di prutezzione contra u pirate?

In teoresia, quellu solu, ma solu tecniche ùn sò micca solu affidate. Attackers cuminciaru à usà un travagliu di laser, cù quale ceglienze i detectore quantistichi, dopu à quessi cecianu di responde à i propietati quantumi di i fotoni. A volte funziunamentu di multi-foton anu usatu, è i crackers ponu pudè skip u unu d'elli è misurà l'identitari.