Что нового в сфере квантовых коммуникаций — система распределения ключа для десяти участников сети

Группа физиков представила систему квантового распределения ключа для десяти участников — долгое время их количество не превышало двух. Расскажем, что известно о разработке и аналогах.

Фото — Shahadat Rahman — Unsplash

В квантовых сетях данные передают по оптоволоконным каналам с помощью поляризованных фотонов. Фотоны очень «хрупкие» и разрушаются при считывании. В теории это свойство защищает квантовые каналы связи от прослушки, поэтому их использование для распределения криптографических ключей между классическими вычислительными системами считают достаточно перспективным решением.

В то же время реализации таких систем — даже на уровне научных лабораторий — обходятся в приличные суммы и не позволяют добиться высоких скоростей передачи. По большей части они используют простой формат точка-точка, используют повторители и доверительные узлы, считывающие закодированные данные и отдающие их по цепочке. Такой подход — с вводом большого числа промежуточных элементов — списывает часть заявленных преимуществ системы с точки зрения информационной безопасности, усложняет структуру и процесс развертывания сетей.

В августе группа физиков из ЮАР представила альтернативный механизм квантового распределения ключей. Он позволяет наладить обмен между десятью участниками и не требует повторителей.

Как это работает

Для этого проекта инженеры предложили отойти от классических подходов кодирования в системах квантового распределения ключа и передали криптографическую информацию с помощью орбитального углового момента (orbital angular momentum, OAM) — он описывает направление вращения и силу закрученности фотона и обладает высокой информационной вместимостью. Ученые даже сравнили поляризацию фотона в традиционных системах квантового распределения ключа с подбрасываем монеты, а OAM — с игральной костью, обладающей бесконечным числом сторон.

Фото — jesse ramirez — Unsplash

Для обмена данными была предложена схема под названием «передача посылки» (pass-the-parcel). Фотон с закодированной информацией по очереди принимает десять участников сети, каждый из которых производит определенные операции с OAM без считывания. Таким образом, фотон не разрушается и возвращается к отправителю. Последний производит контрольное считывание и сравнивает состояние фотона до и после передачи. Что самое главное — новых подход позволяет распределять ключ, даже если друг другу доверяет лишь часть участников сети — например, три или четыре. Классические системы пока не могут похвастаться такими возможностями.

Что с этого ИТ-индустрии

Подобные разработки приближают появление коммерческих и государственных квантовых сетей (подобные проекты уже обсуждают в Министерстве энергетики США), удешевляя стоимость инфраструктуры и повышая ее теоретическую эффективность. Так, в австрийском Институте квантовой оптики и квантовой информации убеждены, что в ближайшие пять лет квантовые сети смогут объединить вычислительные устройства на расстоянии в 50–100 километров.

---

^{О чем мы пишем в корпоративном блоге 1cloud.ru:}

Какие кабели соединят Африку, Азию и Австралию
Почему старые варианты мониторинга эффективности сотрудников не подходят для дистанционки
Какие есть открытые ОС для сетевого оборудования
Досмотр мобильных устройств — как обстоят дела в мире

---