נתונים שאינם ניתנים לפריצה: ראשית, תקשורת קוונטית מאובטחת נבדקת באמצעות מיקרו -סאטלייט

SOCRATES מיקרוסאטלייט

ה- SOCRATES microsatellite העביר נתונים בצורה מאובטחת למקלט על כדור הארץ באמצעות תהליך הנקרא Quantum Key Distribution, המציין את הפעם הראשונה שהטכניקה משתמשת בין הקרקע לחלל. (אשראי תמונה: מעבדת תקשוב קוונטית, ניקט יפן/ יוטיוב )



לראשונה, מדענים הוכיחו תקשורת לייזר בין מיקרו -סאליט לבין תחנת קרקע תוך שימוש באופי הקוונטי של פוטונים לאבטחת הנתונים המועברים.



העבודה, שבוצעה על ידי חוקרים מהמכון הלאומי לטכנולוגיות מידע ותקשורת (NICT) ביפן ו שפורסם לאחרונה בכתב העת Nature Photonics, מדגימה טכנולוגיית תקשורת קוונטית 'בלתי פריקה' הידועה בשם Quantum Key Distribution, או QKD.

ככל שהעולם מתקרב יותר מחשוב קוונטי החוקרים טוענים שהשיטות הנוכחיות לאבטחת הנתונים המועברים עלולות להיות מיושנות ולכן תידרש שיטה חדשה לאבטחת נתונים. [ פיזיקה מעוותת: 7 ממצאים מרתקים ]



'היתרון העיקרי [של QKD] הוא הביטחון ללא תנאי', אמר ראש הצוות אלברטו קרסקו-קאסדו ל- demokratija.eu. 'כאשר יפותחו מחשבים קוונטיים, אבטחת התקשורת הקונבנציונלית תיפגע, מכיוון שהצפנה הנוכחית מבוססת רק על מורכבות חישובית.

'פיתוח מחשבים קוונטיים מעשיים הוא רק עניין של זמן, מה שהפך את התקשורת הקוונטית לנושא לוהט בשנים האחרונות, והנטייה צפויה להתגבר בעתיד', הוסיף.

QKD היא שיטה מאוד אטרקטיבית לאבטחת תקשורת לחלוטין. על ידי רישום נתונים במצבים הקוונטיים של פוטונים בודדים, התהליך מבטיח שאם הארוט ייורט, מצבי הקוונטים ישתנו - ויגרמו לנמען האות להתריע על הפרה.



זהו עקרון בסיסי של מכניקת הקוונטים, המבוסס על עקרון אי הוודאות של הייזנברג; אי אפשר פשוט לצפות בחלקיק קוונטי (במקרה זה פוטון) מבלי לשנות באופן בלתי הפיך את המצב הקוונטי של אותו חלקיק. עם QKD, מפתח סודי משותף בין המשדר למקלט. אם האקר מנסה לפענח את האות כשהוא עובר מאחד לשני, האות עצמו משתנה ברמה הקוונטית. אז המערכת מזהה את אירוע הפריצה, המפתח הסודי מושלך והאות נשבר ומונע את הפריצה להמשיך.

על מנת להדגים את שידור הנתונים המאובטח והקיבולת הגבוהה בין תחנה מבוססת כדור הארץ ללוויין במסלול כדור הארץ הנמוך (LEO), הצוות של קרסקו-קסאדו השתמש במשדר התקשורת הקוונטית, הנקראת SOTA (Small Optical TrAnsponder), על הסיפון. ה- SOCRATES המיקרו -סאטלייט (Space Optical Communications Research Satellite Technology Advanced) שהושק על ידי הסוכנות לחקר החלל היפני (JAXA) בשנת 2014.

במשקל 13 ק'ג בלבד. (6 ק'ג), SOTA הוא הקטן ביותר תקשורת קוונטית משדר שנבדק אי פעם. סוקרטס, המקיף מעל כדור הארץ, במרחק של 600 קילומטרים, נסע במהירות של יותר מ -15,000 קמ'ש (7 קילומטרים בשנייה) כאשר SOTA יצר קשר עם טלסקופ באורך מטר אחד הממוקם בעיר קוגאני בטוקיו. לאחר מכן הועבר האות שהתקבל למקלט קוונטי כדי לפענח את המידע באמצעות פרוטוקול QKD, כתבו החוקרים במחקרם.



SOTA קידדה את הפוטונים הבודדים בנתח אחד של נתונים-או '1' או '0'-שהושגו על ידי החלפת הפוטונים בין שני מצבים מקוטבים-שיטה המכונה 'משטר של פוטון יחיד'. לאחר מכן הקרינה SOTA פולסים של לייזר בקצב של 10 מיליון סיביות לשנייה. בהגעה לתחנת הקרקע, אות הלייזר היה חלש ביותר (החוקרים אומרים שבממוצע התקבלו רק 0.1 פוטוני לייזר לדופק), אך המקלט הקוונטי עדיין הצליח לזהות את האות ולפענח את המידע ברמה נמוכה. של רעש.

כעת, לאחר שהוכחה הטכנולוגיה באמצעות מיקרו-סאטלייט, אמר קראסקו-קסאדו כי הוא חושב על יישומים עתידיים.

'אולי היישום המרגש ביותר יהיה יישום QKD על קבוצות לוויין,' אמר. 'מספר כוכבי כוכב נבחנים כעת עם מספר עצום של לוויינים ... קבוצת הכוכבים של SpaceX מתכננת להשתמש ביותר מ -4,000 לוויינים. אם ניתן לצמצם את QKD בעקבות המורשת של SOTA, טכנולוגיה זו יכולה להתפשט באופן מאסיבי, ותאפשר רשת תקשורת גלובלית מאובטחת באמת. '

משימת SOCRATES/SOTA הסתיימה בספטמבר 2016 לאחר שהלוויין נכשל, הוסיפה קרסקו-קסאדו, אך הניסוי הכפיל יותר את משך המשימה שתוכנן במקור של למעלה משנה. 'אנו עובדים על משימות עתידיות אחרות שימנפו את המומחיות והידע שנרכש במשימת SOCRATES/SOTA', אמר.

קיים עניין בינלאומי בתקשורת קוונטית, כאשר מחקר מתבצע ביפן, סין, אירופה, קנדה וארה'ב.

צוות מחקר סיני הוכרז לאחרונה הטלפורטציה הקוונטית המוצלחת של פוטונים בודדים מתחנת קרקע אל הלוויין המקיף מיקיוס, ששוגרה על ידי סין בשנה שעברה. כמו QKD, טלפורטציה היא צורה של תקשורת קוונטית. טלפורטציה כוללת ייצור של שני חלקיקים קוונטיים הנוצרים בו זמנית, באותו מקום - שני החלקיקים חולקים את אותם מצבים קוונטיים, ומדידות באחת משפיעות על השני באופן מיידי. הם 'מסובכים'.

בניסוי הסיני יוצרו זוגות פוטונים סבוכים על הקרקע, וחלק מהפוטונים הועברו למקלט הרגיש במיוחד על מיקיוס המקיף את התקורה. כאשר התקבלו הפוטונים על ידי הלוויין, הצליחו החוקרים לאשר הסתבכות עם אלה בשטח על ידי 'טלפורטציה' של המצב הקוונטי של פוטון בין השניים, לאורך מאות קילומטרים.

'עבודה זו מקימה את קישור הקישור הראשון מלוויין לטלפורטציה קוונטית נאמנה וארוכה למרחקים ארוכים, צעד חיוני לקראת אינטרנט קוונטי בקנה מידה עולמי', כתבו החוקרים במחקרם, פורסם במאגר ההדפסה המקדימה של ArXiv.

ככל שמסלול כדור הארץ הנמוך הופך להיות צפוף יותר, התחרות על הצטמצמות הזמינות של רצועות תדר רדיו (RF) תיצור בסופו של דבר צוואר בקבוק תקשורתי, הצוות של קרסקו-קסאדו אמר בהצהרה , כך שיהיה צורך בפתרונות תקשורת קוונטיים בטכנולוגיית לייזר לא רק להעברת נתונים המאובטחים מפני ניסיונות פריצה, אלא גם לשליחת כמויות גדולות יותר של נתונים בחלל קטן יותר, כפי שהשידור בלייזר מאפשר.

עקוב אחרי איאן @astroengine ו www.astroengine.com . עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק אוֹ Google+ . פורסם במקור ב- demokratija.eu .