Kvantová klíčová vysílání vzduch-země by mohla být budoucností kryptografie

Anonim

Kvantová klíčová vysílání vzduch-země by mohla být budoucností kryptografie

Telekomunikace

Adam Williams

9. května 2013

4 obrázky

Výzkum se uskutečnil v německém leteckém centru (Foto: DLR)

Poprvé kvantové kryptografové úspěšně přenesli kvantový klíč z rychle se pohybujícího objektu - turbíny Dornier 228. Experiment zahrnoval posílání bezpečného vzkazu z letadla na pozemní stanici pomocí laserového paprsku a lze jej považovat za významný krok k vytvoření sítě "nerozbitných" družicových datových přenosů.

Distribuce kvantových klíčů

Kvantová distribuce klíčů (QKD) spojuje zákony kvantové mechaniky, aby usnadnila metodu výměny klíčů, která je obvykle považována za absolutně bezpečnou proti odposlechu - pokud je správně provedena správně. Zatímco tato víra se může zdát neopatrná, taková důvěra vychází z vědomí, že správně nakonfigurovaný systém QKD zobrazuje zjistitelné znaky, pokud se nějaké třetí strany pokoušejí monitorovat nebo narušit komunikaci.

Systém QKD také poskytuje vylepšenou bezpečnost ve srovnání s nekvantinovým šifrováním kvůli kvantovým bitům (nebo quibitům). Quibity jsou složitým předmětem samy o sobě, ale jednoduše řečeno, zatímco standardní binární bit může být pouze ve stavu 0 nebo 1, quibit může být buď 0, 1, nebo dokonce i stupeň obou, v procesu známém jako kvantum superpozice.

Až do tohoto okamžiku se většina experimentů týkajících se QKD soustředila buď na použití telekomunikačních kanálů nebo na přímý zorný pohled na krátké vzdálenosti a statické polohy. V této oblasti leží základ výzkumu: Výzkumní pracovníci německého leteckého centra (DLR) pracující ve spolupráci s Ludwig-Maximilians-Universität v Mnichově využili stávající technologii QKD a přiblížili ji k tomu, aby opustili hranice vědeckých laboratoří. praktická aplikace v reálném světě.

Když se Bob setkal s Alice

Ve snaze přiblížit se druhu podmínek, které by musely být překonány při vytváření družicového systému QKD, vědci DLR pověřili výzkumné letadlo DLR Dornier Do 228-212 s osvětlením laserového signálu obsahujícího QKD mid-flight. To vyžadovalo působivou míru přesnosti a zároveň kompenzovalo vibrace a pohyb, které let nevyhnutelně produkuje.

Uvnitř letadla byl namontován laserový systém nazvaný "Alice" a veškeré další přidružené vybavení namontované na optické stolici o rozměru 500 x 800 mm (samo o sobě namontované na nájezdové lišty letadla). Alice se původně dostala do kontaktu s pozemní stanicí - "Bob" - prostřednictvím GPS, a po tom se dva sledovali navzájem s telemetrickým spojením s vysokou frekvencí (UHF) s nízkou rychlostí.

Odtud byl kvantový klíč odeslán pomocí laseru - ačkoli i tento krok představoval určité výzvy. V klasické komunikaci o volném prostoru by velká vzdálenost obvykle vyžadovala od vědců, aby "zvedli šťávu", ale intenzita paprsku QKD potřebovala být na úrovni jednoho fotonu. Proto, aby bylo zajištěno stabilní spojení, byl paprsek zúžen na průměr jen 3, 4 metru ve vzdálenosti 20 km (12 mil). Kvantový kryptografický protokol BB84 byl poté řádně odeslán a úspěšně přijat.

"Nevěděli jsme, jak to bude fungovat, nikdy se to nestalo, " řekl Florian Moll z Institutu pro komunikaci a navigaci DLR. "Bylo to skvělé,

Po prokázání možnosti zaslání kvantového klíče z rychle se pohybujícího předmětu pomocí laseru budou vědci dále usilovat o uplatnění technologie při výrobě funkčního systému družicového přenosu QKD.

Výzkum byl publikován v časopise Nature Photonics.

Zdroj: DLR

V výzkumu byla použita výzkumná letadla DLR Dornier Do 228-212 (foto: DLR)

Uvnitř letadla byl namontován laserový systém nazvaný "Alice" a veškeré potřebné vybavení namontované na optické stolici o rozměrech 500 x 800 mm (Photo: DLR)

Výzkum se uskutečnil v německém leteckém centru (Foto: DLR)

Distribuce kvantových klíčů (QKD) je často považována za naprosto bezpečnou proti odposlechu (Photo: DLR)