211service.com
Stany Zjednoczone w końcu otrzymują odporną na hakerów sieć kwantową, z której mogą korzystać ludzie
Uniwersytet w Chicago
Kilka lat temu Edward Snowden, wykonawca pracujący dla Agencji Bezpieczeństwa Narodowego USA, ujawnił dokumenty, które pokazują, w jaki sposób agencje wywiadowcze szpiegują nasze dane. Jednym z najbardziej uderzających odkryć było to, że szpiedzy podłączyli się do kabli światłowodowych, aby monitorować ogromne ilości przepływających przez nie informacji.
Rewelacje Snowdena pobudziły wysiłki, aby wykorzystać niemal mistyczne właściwości nauki kwantowej, aby uniemożliwić takie hakowanie. Teraz widać oznaki postępu.
Startup o nazwie Quantum Xchange twierdzi, że zawarł umowę dającą mu dostęp do 500 mil (805 kilometrów) kabla światłowodowego biegnącego wzdłuż wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, aby stworzyć coś, co według niego będzie pierwszą w kraju dystrybucją kluczy kwantowych (QKD) sieć.
Również w tym tygodniu University of Chicago, Argonne National Laboratory i Fermi National Accelerator Laboratory ogłosiły wspólne przedsięwzięcie mające na celu stworzenie stanowiska testowego dla podejścia do zabezpieczania transmisji danych za pomocą teleportacji kwantowej.
Podejście QKD stosowane przez Quantum Xchange polega na wysyłaniu zakodowanej wiadomości w klasycznych bitach, podczas gdy klucze do jej dekodowania są wysyłane w postaci bitów kwantowych lub kubitów. Są to zazwyczaj fotony, które łatwo przemieszczają się wzdłuż kabli światłowodowych. Piękno tego podejścia polega na tym, że każda próba podsłuchiwania kubitu natychmiast niszczy jego delikatny stan kwantowy, usuwając zawarte w nim informacje i pozostawiając charakterystyczny znak włamania.
Początkowy odcinek sieci, łączący Nowy Jork z New Jersey, umożliwi bankom i innym firmom przesyłanie informacji między biurami na Manhattanie a centrami danych i innymi lokalizacjami poza miastem.
Jednak wysyłanie kluczy kwantowych na duże odległości wymaga zaufanych węzłów, które są podobne do wzmacniaczy wzmacniających sygnały w standardowym kablu danych. Quantum Xchange twierdzi, że będzie miało ich 13 w całej swojej sieci. W węzłach klucze są deszyfrowane na klasyczne bity, a następnie przywracane do stanu kwantowego w celu dalszej transmisji. Teoretycznie haker może je ukraść, gdy są krótko podatne na ataki.
Teleportacja kwantowa eliminuje to ryzyko, wykorzystując zjawisko znane jako splątanie. Wiąże się to z utworzeniem pary kubitów — ponownie, zazwyczaj fotonów — w jednym stanie kwantowym. Zmiana jednego fotonu natychmiast wpływa na stan fotonu połączonego, nawet jeśli są one bardzo od siebie oddalone. W teorii transmisja danych oparta na tym zjawisku jest nie do zhakowania, ponieważ manipulowanie jednym z kubitów niszczy ich stan kwantowy. (Bardziej szczegółowy opis teleportacji kwantowej można znaleźć w artykule Inside Europe's dążeniu do zbudowania Internetu kwantowego, którego nie da się zhakować).
Wyzwania związane z praktycznym wykonaniem tej pracy są ogromne, a podejście nadal ogranicza się do laboratoriów naukowych. Wysłanie fotonu do kawałka włókna to nic wielkiego, mówi David Awschalom, profesor na Uniwersytecie w Chicago, ale tworzenie i utrzymywanie splątania jest naprawdę trudne. Dotyczy to zwłaszcza sieci kablowych na duże odległości.
Uniwersytet Davida Awschaloma w Chicago
Prowadzi Awschalom Inicjatywa z udziałem uczelni i laboratoriów krajowych. Jak mówi, celem jest stworzenie stanowiska testowego umożliwiającego podejście typu plug-and-play, które pozwoli naukowcom ocenić różne techniki splątania i wysyłania kubitów.
Stanowisko testowe, które zostanie zbudowane za kilka milionów dolarów z Departamentu Energii USA i będzie wykorzystywało 30-milowy odcinek kabla światłowodowego biegnącego między laboratoriami, będzie obsługiwane przez członków Chicago Quantum Exchange, zrzeszającej 70 naukowcy i inżynierowie z trzech instytucji.
Zarówno Europa, jak i Chiny również eksperymentują z sieciami komunikacji kwantowej. Awschalom uważa, że dobrze jest mieć zdrową rywalizację w terenie. Inne kraje posunęły się naprzód, aby budować infrastrukturę [kwantową], mówi. Teraz zrobimy to samo.