Лого Сделано у нас
120

Российские ученые разработали новый подход в области систем квантовой связи

В Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) разработали принципиально новый подход к созданию систем квантовой связи для организации высокозащищенного обмена данными и продемонстрировали работающее на его основе устройство.

Передача однофотонных сигналов в новой системе возможна на расстояния более 250 километров, что не уступает самым современным зарубежным аналогам, сообщила пресс-служба ИТМО.

«Ранее отечественные системы квантовой коммуникации не позволяли осуществлять эффективный обмен квантовой информацией на такие расстояния без разрушения сигнала», — говорится в пресс-релизе.

Сегодня защитить свои данные стремятся не только крупные холдинги, банки и оборонные предприятия, но и сравнительно маленькие компании или даже отдельные пользователи. Однако алгоритмы шифрования данных несовершенны и их логику, пусть и не сразу, но все-таки можно раскусить. Шифрование же, основанное на фундаментальных законах квантовой физики, в будущем позволит сделать передачу данных полностью неуязвимой для хакерских атак. В квантовом канале в качестве носителей информации выступают одиночные фотоны, необратимо изменяющиеся, «попав в руки» злоумышленника, что позволяет легитимным пользователям моментально узнавать о любом вторжении в канал при попытке перехвата информации. Исследователи из Лаборатории квантовой информатики Международного института фотоники и оптоинформатики Университета ИТМО при поддержке коллег из университета Хериот-Ватт в Эдинбурге (Шотландия) разработали новую технологию для эффективной генерации и рассылки квантовых бит, а также создали соответствующее устройство для квантовой связи. Это первая отечественная система, которая по совокупности характеристик способна конкурировать с лучшими мировыми разработками и может обеспечить передачу квантового сигнала по оптическому волокну на расстояния более 250 километров. Как работает новая система квантовых коммуникаций «Для рассылки квантовых бит мы используем так называемые боковые частоты, — рассказывает руководитель Лаборатории квантовой информатики ИТМО Артур Глейм. — Такой подход дает нам ряд существенных преимуществ.

В частности, это ведет к существенному упрощению конструкции устройства, высокой устойчивости к внешним воздействиям и большой пропускной способности квантового канала связи. По скорости и дальности передачи информации наша система сопоставима с абсолютными рекордами в области квантовой коммуникации». Для кодирования квантовых бит лазерное излучение направляют на специальное устройство — электрооптический фазовый модулятор, в котором центральная несущая волна, исходящая от лазера, расщепляется на несколько независимых волн. После передачи по оптической линии связи в блоке получателя независимо выполняется аналогичное расщепление, и от фазового сдвига созданных отправителем и получателем волн относительно друг друга будет зависеть, усилят они друг друга или погасят. После их детектирования и обработки получаются на выходе нули и единицы, из комбинации которых состоит квантовый ключ. Именно метод кодирования квантовых бит при помощи разности фаз позволяет достичь высокой стабильности сигнала в системе. Перспективы разработки По мнению Роберта Коллинза, научного сотрудника Института фотоники и квантовых наук, Школы физико— технических наук Университета Хериот-Ватт, работа ученых может стать отправной точной для будущего развития всей квантовой криптографии.

«В перспективе данный подход способен обеспечить свободное сосуществование многих потоков данных с отличными друг от друга длинами волн в одном оптоволоконном кабеле. Более того, эти потоки могут подаваться прямо на существующие оптоволоконные линии совместно с традиционными коммуникациями», — приводятся его слова в пресс-релизе. Теперь перед разработчиками стоит задача создания полноценной квантово-криптографической системы и подготовка стандартов, которые позволят осуществить её внедрение в сотрудничестве с государственными и коммерческими структурами.

Статья с результатами исследования была опубликована учеными в журнале Optics Express.

Источник: http://agnc.ru/news/7835
  • 1
    Tezen44 Tezen44
    13.04.1623:43:55

    Интересно: смогут ли когда-нибудь создать систему связи на основе эффекта квантовой спутанности? Конечно это бы была связь только между двумя аппаратами, но этому каналу реально без разницы на помехи, расстояния, и попытки стырить информацию.Он будет работать даже если аппараты разнести на противоположные концы вселенной, при том не сколько я понял сигнал будет передаваться мгновенно.

    • 2
      Дмитрий Тёмный Дмитрий Тёмный
      14.04.1604:04:57

      Неправильно поняли, для передачи используется какой нибудь носитель, например фотон. Соответственно скорость передачи не превышает скорость света.

      • 1
        igorborisov Борисов igorborisov Борисов
        14.04.1606:31:27

        Если я правильно понял, имеется в виду не тема статьи, а связь на эффекте квантовой запутанности, когда два или более квантовых объекта находятся во взаимозависимом состоянии (то есть изменение состояние одного объекта влечёт за собой такое же изменение другого) и это состояние сохраняется даже при разнесении их в пространстве. В этом случае связь действительно может быть мгновенной, но практически это пока не проверно на достаточных расстояниях.

        Upd. Хотя вру, есть и экспериментальные подтверждения, оказывается:

        В 2008 году группе швейцарских исследователей из Университета Женевы удалось разнести два потока запутанных фотонов на расстояние 18 километров. Помимо прочего, это позволило произвести временны́е измерения с недостижимой ранее точностью. В результате было установлено, что если некое скрытое взаимодействие и происходит, то скорость его распространения должна как минимум в 100 000 раз превышать скорость света в вакууме. При меньшей скорости временные задержки были бы замечены.

        Летом того же года другой группе исследователей из австрийского Института квантовой оптики и квантовой информации, включая Цайлингера, удалось поставить ещё более масштабный эксперимент, разнеся потоки запутанных фотонов на 144 километра, между лабораториями на островах Пальма и Тенерифе. Обработка и анализ столь масштабного эксперимента продолжаются, последняя версия отчёта была опубликована в 2010 году. В данном эксперименте удалось исключить возможное влияние недостаточного расстояния между объектами в момент измерения и недостаточной свободы выбора настроек измерения. В результате были ещё раз подтверждены квантовая запутанность и, соответственно, нелокальная природа реальности. Правда, осталось третье возможное влияние — недостаточно полной выборки. Эксперимент, в котором все три потенциальных влияния будут исключены одновременно, на сентябрь 2011 года является вопросом будущего.

        Отредактировано: igorborisov Борисов~08:59 14.04.16
        • 1
          Нет аватара Curiouscat
          14.04.1607:46:50

          igorborisov Борисов, интересно то, что любая крупная система изначально запутана. Начиная с нашей вселенной в целом. А это означает что в будущем возможны самые экзотические способы общения с прошлым и будущим исходя из самой сути вселенной, и необязательно для этого куда то отсылать звездолет с запутанными квантами. Более того поняв до конца основы нашего мира человечество может придти к тому, что его как такого не существует как мы его видим и ощущаем или что мы просто одна из форм вероятности)

          • 1
            Нет аватара Curiouscat
            14.04.1611:01:53

            Curiouscat, минусователям, я согласен что все это антинаучный бред, просто тема позволяющая трактовать вольно, а я любитель фантастики без бластеров и звездолетов потому что вряд ли это наше будущее ) вот как близнецы чувствуют важные события друг у друга на расстоянии. Как работает предвидение когда оно не может быть объяснено научно (но изредка встречается превышая все мыслимые допущения по терверу). Существует ли на самом деле глобальное информационное поле. И тд.

        • 0
          Макс Южный
          14.04.1609:43:25

          Скорее всего увеличение скорости не подтвердится, так как скорость света это наибольшая величина скорости всех взаимодействий.

          Отредактировано: Max South~17:48 14.04.16
          • 2
            igorborisov Борисов igorborisov Борисов
            14.04.1617:22:09

            Тезис о предельности скорости света в вакууме базируется на предположении о том, что масса фотона равна строго нулю. Сейчас учёные уже в этом сомневаются.

            Время от времени фундаментальные физические законы, считавщиеся незыблемыми, оказываются вполне себе условными.

          • 3
            Tezen44 Tezen44
            14.04.1618:55:36

            Конечно такие рассуждения напоминают бред — но что если запутанные кванты — это один квант который вывели из состояния суперпозиции в двух точках пространства одновременно? Или что если взаимодействие запутанности передаётся не по известным нам измерениям в каких между квантами большое расстояние — а по какому то нам неизвестному, где эти кванты могут находиться в одном месте (кстати подобные намёки даёт и гравитация, с невозможностью её экранировать)

    • 2
      Нет аватара riorom
      14.04.1606:27:38

      квантовую связь разрабатыают в основном не для увеличения расстояния и скорости, а для обеспечения защищенности канала — на данный момент степень защищенности канала насколько мне известно самая высокая из всех способов передачи информации.

    • 0
      Павел Ворожейкин Павел Ворожейкин
      15.04.1610:39:04

      Согласно современным представлениям, коллапс запутанной системы происходит мгновенно при измерении состояния, однако это не значит, что можно передавать таким способом информацию. Информацию необходимо кодировать, а это невозможно без способности предсказать состояние частицы. Как вы будете передавать информацию, если, скажем, при измерении спина частицы он может равновероятно быть положительным или отрицательным? Получатель сможет определить, какой спин у вашей частицы, но не сможет ничего из этого получить.

    • 0
      Romik Romik
      15.04.1612:02:48

      Как работает квантовая запутанность: кладём в ящик чёрный и белый шар, потом, не глядя, достаём оттуда шары и разносим их в разные места. Посмотрев на один шар мы, естественно, будем знать, какого цвета шар у нас в другом месте. Однако, если перекрасить один шар в противоположный цвет, другой шар сам собой не перекрасится. То, что между ними устанавливается какая-то гиперпространственная связь — не более, ченм наукообразные байки.

  • 3
    Нет аватара fantazy_man
    14.04.1609:06:02

    [ссылки отключены]

    фоточка то из другой новости почти двухлетней давности. автор ты поляков сильно полюбил, или тебе лица наших соотечественников не милы?

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,