Як ми можемо гарантувати, що дані, надіслані через Інтернет, доступні лише одержувачу? Наразі наші дані захищено за допомогою методів шифрування, які базуються на передумові, що розкладання великих чисел є складним завданням. Однак у міру розвитку квантових обчислень ці методи шифрування можуть стати вразливими та потенційно неефективними в майбутньому.
Шифрування за допомогою фізичних законів
Тобіас Фогль, професор інженерії квантових комунікаційних систем, працює над процесом шифрування, який спирається на принципи фізики. «Безпека базуватиметься на інформації, яка кодується в окремі частинки світла і потім передається. Закони фізики не дозволяють видобувати або копіювати цю інформацію. Коли інформація перехоплюється, світлові частинки змінюють свої характеристики. Оскільки ми можемо виміряти ці зміни стану, будь-яка спроба перехопити передані дані буде негайно розпізнана, незалежно від майбутніх досягнень технологій», – говорить Тобіас Фогль.
Велика проблема так званої квантової криптографії полягає в передачі даних на великі відстані. У класичних комунікаціях інформація кодується у багатьох світлових частинках і передається через оптичні волокна. Однак інформацію в одній частці неможливо скопіювати. Як наслідок, світловий сигнал не може бути багаторазово посилений, як у нинішніх оптичних волокнах. Це обмежує відстань передачі інформації кількома сотнями кілометрів.
Для передачі інформації в інші міста або континенти буде використовуватися структура атмосфери. На висотах понад 10 кілометрів атмосфера настільки розріджена, що світло не розсіюється і не поглинається. Це дозволить використовувати супутники для поширення квантового зв’язку на великі відстані.
Супутники для квантового зв’язку
У рамках місії QUICK³ Тобіас Фогль і його команда розробляють цілу систему, включаючи всі компоненти, необхідні для створення супутника для квантового зв’язку. На першому етапі команда перевірила кожен компонент супутника. Наступним кроком буде випробування всієї системи в космосі.
Дослідники досліджуватимуть, чи здатна технологія витримувати космічні умови та як взаємодіють окремі компоненти системи. Запуск супутника заплановано на 2025 рік. Однак для створення всеосяжної мережі квантового зв’язку знадобляться сотні чи, можливо, тисячі супутників.
Гібридна мережа для шифрування
Концепція не обов’язково вимагає передачі всієї інформації за допомогою цього методу, який є дуже складним і дорогим. Цілком можливо, що гібридна мережа може бути реалізована, в якій дані можуть бути зашифровані або фізично, або математично. Антонія Вахтер-Зе, професор кодування та криптографії, працює над розробкою настільки складних алгоритмів, що навіть квантові комп’ютери не зможуть їх вирішити.
У майбутньому все ще буде достатньо шифрувати більшість інформації за допомогою математичних алгоритмів. Квантова криптографія буде доступна лише для документів, які вимагають особливого захисту, наприклад, у зв’язку між банками.