Основни понятия
Квантовата криптография с традиционните системи за пароли разчита на ключови аспекти на физиката, а не на математиката като безопасен режим. По същество системата за квантова криптография е нечуплива криптографска апликация и присъщите им квантови свойства на единичен фотон се основават на развитието, тъй като те не могат да измерват квантовото състояние на системата, без да се намесват в системата. Теоретично могат да се използват и други частици, само фотони с цялото необходимо качество, поведението им е сравнително добре разбрано, но това е и най-обещаващият комуникационен носител с висока честотна лента, информационен оптичен кабел.
Работи
теоретичен модел
На теория квантовата криптография работи (този възглед е от традиционния модел на Бенет и Брасар през 1984 г. в следните начини на развитие, има и други режими):
Да предположим, че двама души, които искат да обменят информация по сигурен начин, на име Алис и Боб. Алиса към Боб чрез изпращане на информация за инициализация към ключ, този ключ може да бъде информацията за режима на данни за шифроване. Това е произволна последователност от битове, някакъв вид режим на предаване, две различни начални стойности, които представляват специфичен двоичен бит (0 или 1).
забравяме, че този ключ се предава в една посока на поток от фотони, всяка отделна фотонна частица представлява бит данни (0 или 1). В допълнение към праволинейното движение, всички фотони също вибрират по някакъв начин. Тези вибрации по всяка ос в пространството от 360 градуса, за простота (поне опростен проблем в квантовата криптография), ние поставяме тези вибрации в специфично състояние, разделени на четири групи, т.е. горна, долна, лява, дясна, горна лява, долна дясно и горе вдясно, долу вляво, ъгъл на вибрация на полюсите по протежение на фотона. Филтър, който позволява атомни вибрации в определено състояние без промяна, така че другите атоми да променят състоянието на шок (това също може да бъде напълно блокирано от фотони, но тук ще пренебрегнем този атрибут). Алис има поляризатор, който всъщност позволява фотони в четири състояния, тя може да избере да филтрира (горе, долу, ляво, дясно) или диагонално (горе вляво, долу вдясно, горе вдясно, долу вляво) по права линия.
Алиса в нейното преобразуване между прав и диагонален режим на вибрация за филтриране на случайно предаване на единичен фотон. Когато е така, това означава един бит, 1 или 0 в един от двата режима на вибрация.
Когато получените фотони, Боб трябва да бъде права линия или диагонал на поляризатор, за да измери всеки фотон бит. Той може да избере правилния ъгъл на поляризация, може да е грешен. Тъй като Алис е много произволен избор на поляризатор, фотонът ще реагира, когато изберете грешен поляризатор.
теоретично
Принципът на несигурността на Хайзенберг гласи, че не можем да определим, че всеки отделен фотон ще се случи, защото измерваме поведението му, променило свойствата му (ако искаме да измерим две свойства на система, мярка на нашата права, като се изключва друго квантовано). Въпреки това можем да оценим какво се е случило в тази група. Когато Боб измерва горния ляв / горния десен и долния десен / долния ляв (диагонал) с фотони на линейна странична светлина, състоянието на фотон ще ги промени при преминаване през поляризатора, половината в режим на вертикална вибрация, в другата половина наоколо . Но не можем да определим нито един фотон, който ще се трансформира в състояние (разбира се, в реални приложения някои фотони са блокирани, но това няма много общо с тази теория).
също може да е възможно да се коригират грешки, когато Боб измерва фотони, видими, Алис и Боб са създали несигурен комуникационен канал, други, които може да слушат. След това Алис казва на Боб кой нейен фотонен бит е предал от поляризатора, а не как е поляризирала фотоните. Тя може да каже фотон номер 8597 (теоретично), използвайки линеен режим на предаване, но не би казала дали и кога да изразходва изпратен надолу или наляво и надясно. Боб. Това е, за да се определи дали е използвал правилния поляризатор, приел всеки фотон. След това Алис и Боб да изоставят всички фотони, той използва грешни измервания на поляризатора. Имат, оригиналната последователност на предаване е наполовина по-малка от 0 и 1. Но това формира основата на теорията за еднократната подложка (OTP), че след като бъдат правилно внедрени, тя се счита за напълно произволна и сигурна система за пароли .
теоретични допускания
Предполагаме, че има слушател, Ева, който се опитва да подслушва информация, той има поляризатор с Боб, същото, трябва да изберете права или диагонална филтрация на фотони. Той обаче е изправен пред същите проблеми като Боб, половината от възможността да избере грешен поляризатор. Предимството на Боб е, че той може да потвърди вида на поляризатора, използван за Алис. И Ева няма начин, половината от възможността тя да е избрала грешен детектор, да тълкува погрешно фотонната информация, за да формира крайния ключ, което го прави безполезен.
Освен това в квантовата криптография има друго присъщо ниво на сигурност е откриването на проникване. Алис и Боб биха разбрали дали Ив ги слуша. Ева на факта, че фотонната линия ще бъде много лесна за намиране поради следните причини:
Да приемем, че Алиса чрез прехвърляне на номер горе вдясно/долу вляво на фотони 349 към Боб, но този път с линейния поляризатор на Ева само точно определяне на фотони от вертикален или хоризонтален тип. Ако Боб е с линеен поляризатор, това няма значение, защото той ще изостави фотоните от последната ключова стойност. Но ако Боб е с диагонален поляризатор, възниква проблем, той може да има правилни измервания, според теорията на несигурността на Хайзенберг, може да има грешни измервания. Ева с грешен поляризатор променя състоянието на фотона, Боб дори с правилния поляризатор може да направи грешки.
След като откриете лошото поведение на Ева, те трябва да предприемат горните мерки, да получат уникална последователност от ключове, състояща се от 0 и 1, освен ако не е открадната, ще доведе до противоречие. След това те ще предприемат допълнителни действия за проверка на валидността на ключовете. Ако последният ключ в несигурен канал сравнява двоични цифри, това е много глупаво, не е необходимо.
Приемаме, че последната ключова стойност 4000 включва двоични цифри, което трябва да направят Alice и Bo.b е да изберат произволно подмножество измежду тези цифри, 200 бара, според двете състояния (цифров 2,34,65,911 сериен номер, и т.н.) и цифрово състояние (0 или 1), се сравняват и ако всички съвпадат, Ева не може да слуша. Ако тя слуша, тогава вероятността да не бъде намерена една трилионна, това е невъзможно да не бъде намерено. Алис и Боб ще намерят някой, когото да слушат, вече не използват този ключ, те ще стартират отново обмена на ключове по защитения канал, не може да бъде достигнат Ева, разбира се, гореспоменатите дейности могат да се извършват сравнително несигурен канал. Ако Алис и Боб заключат, че техните стойности на ключове са безопасни, защото са тествани с 200, 200, които ще бъдат отхвърлени от последната стойност на ключ, 4000 се променя на 3800.
По този начин връзката за обмен на ключове за квантова криптография е относително лесна и удобна в обща криптография с ключове.
практическо значение
На практика квантовата криптография е демонстрирана в лабораториите на IBM, но е подходяща само за относително къси разстояния. Успешно предаване на фотони по оптичен кабел на по-голямо разстояние, с изключително чисто оптично характерно разстояние от 60 km. Само BERs (процент на грешки) с примеси на принципа на несигурност на Хайзенберг и микрофибри са тясно свързани, така че системата да не работи стабилно. Въпреки че проучванията са били успешно предадени по въздуха, но разстоянието на предаване е много кратко дори при идеални метеорологични условия. Приложенията за квантова криптография трябва да доразработят нови технологии, за да подобрят разстоянието на предаване.
Примери за приложение
1, между Съединените щати, Белия дом и Пентагона във Вашингтон имат специални линии за практически приложения, той също е прикрепен близо до основните военни обекти, отбранителни системи и изследователска лаборатория. В началото на 2003 г. компанията id Quantique в Женева и базираната в Ню Йорк MagiQ Technologies, Inc., въведоха квантов ключ за предаване на разстояние над 30 cm експериментални продукти на Бенет. NEC след демо рекордно разстояние за предаване от 150 км ще пусне първите продукти на пазара през 2010 г. IBM, Fujitsu и Toshiba и други компании също са активно ангажирани в научноизследователска и развойна дейност. Ключови продукти на пазара чрез предаване на оптични влакна на десетки километри.
2, в страната, Asky quantum Tech CO., LTD (Q-day quantum) Изграждане на квантово-правителствена мрежа Wuhu, така че страната ни е постигнала голям напредък в тази област.
бъдеще
допълнение към първоначалното използване на кодирани характеристики на поляризация на фотони, но също така и появата на нов метод за кодиране - фазовото кодиране на фотони. В сравнение с поляризационното кодиране, предимствата на фазовото кодиране не са толкова строги поляризационни изисквания.
Тази технология може да направи операцията, като цяло трябва да премине през тази процедура: предаване на квантова информация на земята - квантови сигнали, предавани през атмосферата - получаване на сателитни сигнали и препратени, за да обиколят света, за да приемат целта. Едно от предизвикателствата, пред които е изправена тази технология, е, че молекулите на въздуха ще издържат квантовата атмосфера на катапулт от всички страни, трудно е да ги накараме да абсорбират определения спътник.
Освен това тази технология ще трябва да се изправи пред предизвикателството „Шифроване при ниски температури и не може да гарантира скоростта на криптиране“. Поверителността и кражбата като копие и щит, като вървят ръка за ръка с борбата между тях, която продължава от хиляди години, квантовата криптография, на теория, сложи край на враждата, искаше да бъде истински Терминатор.
разширено четене
квантова криптография
към нашето стабилно и бързо предаване на големи количества данни през оптично влакно. Но всъщност можем да имаме друга опция, лъчът се предава директно към данните, без да се използва оптично влакно. Въпреки това, поверителна информация е много важна, как може сигурно да предава данни, се превърна в наука, известна като "квантова криптография (Quantum Cryptography)."
теорията на квантовата криптография е квантовата механика, теорията е различна от конвенционалната математическа криптография. Ако квантовата криптография предава данни, тези данни няма да бъдат извлечени или вмъкнати в друг раздел със злонамерени данни, потокът от данни може безопасно да кодира и декодира. Инструментът за кодиране и декодиране е произволна последователност (битови низове), можете също да го наречете ключ (Key). В момента ядрото на квантовите криптографски изследвания е как да се използва безопасен и надежден канал за разпространение на квантовата технология в квантовия ключ.
различен от конвенционалната криптография, използвайки принципите на физиката, квантовата криптографска защита на информацията. „Методът на квантовия носител на информация, предаван през квантов канал, установяването на споделен ключ между легитимен потребител, обикновено известен като квантово разпределение на ключове (QKD), неговата безопасност чрез „принципа на несигурността на Хайзенберг“ и „единичен квантов не може да се копира Теорема "гаранция.
Принципът на неопределеността на Хайзенберг
са основните принципи на квантовата механика, обяснява в същото време, че наблюдателят не може да измери точно „позицията“ и „инерцията“ на аналита. „Единични квантови теореми не могат да бъдат копирани“ принципът на неопределеността на Хайзенберг е следствие, той се отнася за копиране на единичен квант в случай, че не знаете, че квантовото състояние не е възможно, защото искате да копирате само един квант първо ще направите измервания и измерването непременно променя квантовото състояние.
квантов ключ
По отношение на създаването на квантов криптографски ключ, този ключ не може да бъде копиран и следователно е абсолютно безопасен. Ако за съжаление хакерите са заловени, тъй като процесът на измерване ще промени квантовото състояние, хакерската кражба на данни би била безсмислена. Екипът
от Германия и Обединеното кралство в последния брой на списание Nature, казаха учените по ключ (Key), разстояние от 23,4 километра на две места, с дължина на вълната от 850nm лазер, изпращат криптирани данни един на друг в въздухът. Тъй като няма две оптични влакна, преносът на данни се извършва в общия въздух и следователно, за да се намалят смущенията в средата, учените са избрали беден въздух (височина 2244 ~ 2950 м) и вечер (за да се избегне светлинно замърсяване). Подобно разстояние (23,4 км) е счупило световния рекорд от американски учени, установен от 10 километра.
Учените вече имат квантов ключ, който може да се предава в оптичното влакно. Въпреки това, с напредването на времето, все по-честият обмен на информация между хората, учените се надяват да установят предаване на квантов ключ на 1600 километра в бъдеще, ако такъв зрял начин за предаване на данни, можете да бъдете на повърхността, бързо и сигурно предаване на информация. Тази техника може да се използва и като средство за комуникация със спътници на повърхността на ниска орбита, като по този начин се създава глобална система за поверително предаване на информация.