H κβαντική δορυφορική τεχνολογία της Κίνας μπορεί να υποκλέψει και ψηφιακά δεδομένα του παρελθόντος
Η Κίνα εγκαινίασε πρόσφατα ένα δορυφόρο σε τροχιά με ένα μοναδικό χαρακτηριστικό: έχει τη δυνατότητα να στείλει πληροφορίες με ασφάλεια, όχι με μαθηματική κρυπτογράφηση, αλλά με τη χρήση θεμελιωδών νόμων της φυσικής. Η Κίνα θα είναι η πρώτη χώρα που θα επιτύχει αυτό το κατόρθωμα, και αυτό σηματοδοτεί ένα ορόσημο στην ανάπτυξη της κβαντικής τεχνολογίας.
Η επόμενη επανάσταση στην τεχνολογία υπόσχεται να αγκαλιάσει τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής για να επιτρέψει σε συσκευές να προβούν σε ενέργειες που είναι πέρα από τα όρια των σημερινών ηλεκτρονικών ειδών. Το δυναμικό των κβαντικών υπολογιστών για την αντιμετώπιση ορισμένων από τα πιο πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα είναι πολύ συναρπαστικό. Αλλά η ασφάλεια των πληροφοριών που παρέχονται από κβαντικές επικοινωνίες θα μπορούσαν να είναι εξίσου σημαντικές.
Η κοινωνία μας στηρίζεται σε μεγάλο βαθμό στις ψηφιακές επικοινωνίες. Κατά τα τελευταία τρία χρόνια, στείλαμε περισσότερες πληροφορίες μέσω του διαδικτύου από ό, τι είχε κοινοποιηθεί στο σύνολο της ανθρώπινης ιστορίας πριν από την περίοδο αυτή. Ένα μεγάλο μέρος αυτών των δεδομένων είναι ευαίσθητο και συχνά θέλετε να το κρατήσετε από τα αδιάκριτα βλέμματα. Αλλά πώς μπορούμε να εμπιστευθούμε τις επικοινωνίες μέσω του διαδικτύου, όταν βασίζεται σε δεδομένα που ταξιδεύουν προς τα κάτω με αλυσίδες δυνητικά άγνωστων υπολογιστών; Λαμβάνοντας μια θέση σε μία από αυτές τις αλυσίδες και να υποκλέπτουν τα δεδομένα καθώς περνά από αυτές, φαίνεται πολύ εύκολο.
Η τρέχουσα λύση σε αυτή την πρόκληση επικοινωνίας είναι η χρήση πολύπλοκων μαθηματικών σε μια σειρά αλγορίθμων γνωστών ως δημόσιου κλειδιού κρυπτογράφησης. Όμως, η αυξανόμενη ισχύ των υπολογιστών και της εφευρετικότητας των χάκερ ανοίγει όλο και περισσότερο ρωγμές σε αυτή την μαθηματική πανοπλία. Μια ιδανική λύση στο πρόβλημα αυτό θα παρέχει αποδείξιμη ασφάλεια των πληροφοριών , που εγγυάται την ασφάλεια των προσωπικών μας πληροφοριών. Αυτό είναι το βήμα της κβαντικής φυσικής.
Light circuits. Credit: Jonathan Roberts/Lancaster University, Author provided
Laser technology
Η τεχνολογία για τις νέες δορυφορικές αποστολές της Κίνας είναι απλή στο σχεδιασμό και σχεδόν μαγική σε λειτουργία. Ένας ειδικός κρύσταλλος χωρίζει ένα λέιζερ σε δύο δέσμες που στη συνέχεια κατευθύνεται σε ανεξάρτητους σταθμούς υποδοχής στη Γη. Αυτές οι ακτίνες μοιράζονται μια ιδιότητα της κβαντικής μηχανικής γνωστή ως εμπλοκή, που τους συνδέει μεταξύ τους, ακόμη και όταν είναι πολύ μακριά. Ενέργειες που εκτελούνται σε μια δέσμη θα επηρεάσουν επίσης την άλλη ακτίνα.
Το τέχνασμα για τη διασφάλιση των επικοινωνιών βρίσκεται σε αυτή την περίεργη σχέση μεταξύ των δύο δοκών. Ο σύνδεσμος χρησιμοποιείται για την αποστολή τυχαίων δεδομένων από τον ένα σταθμό λήψεως στον άλλο. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν και να χρησιμοποιηθούν, ουσιαστικά ως ένα σύμπλοκο κωδικό πρόσβασης, για την κρυπτογράφηση των δεδομένων που αποστέλλονται μέσω ενός δημόσιου καναλιού όπως το διαδίκτυο. Αυτή η μέθοδος επικοινωνίας εφευρέθηκε από έναν διάσημο φυσικό κβαντικής, τον Artur Εκερτ, που έχει αποδείξει ότι είναι ασφαλή κατά υποκλοπές και το hacking. Η κβαντική φυσική δεν μπορεί να εξαπατηθεί, ξεγελασθεί ή να αποσυμπιλείται, σε αντίθεση με τα πολύπλοκα μαθηματικά της συμβατικής κρυπτογραφίας.
Ο νέος δορυφόρος της Κίνας είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση πραγματικά ασφαλΏΝ επικοινωνιών, καθώς επιτρέπει τα κβαντική στοιχεία που πρέπει να αποστέλλονται μέσα από ακραίες αποστάσεις μεταξύ οποιωνδήποτε δύο τοποθεσιών. Αυτή τη στιγμή, με ένα μόνο δορυφόρο, οι δυνατότητες της τεχνολογίας είναι περιορισμένες, αλλά είναι εύκολο να δούμε πώς θα κλιμακωθούν καθώς οι περισσότεροι δορυφόροι θα ξεκινήσουν και η απόδοση βελτιώνεται.
Το επόμενο σημαντικό κομμάτι σε αυτό το παζλ βρίσκεται στο αντίθετο άκρο της κλίμακας μήκους. Η πλειοψηφία των επικοινωνιών ρέει κατά μήκος των αλυσίδων, και η δύναμη μιας αλυσίδας είναι τόσο καλή όσο ο πιο αδύναμος κρίκος της. Για πρακτικές κβαντικές επικοινωνίες χρειαζόμαστε συσκευές ενσωματωμένες σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές και smartphones που ανταλλάσσουν δεδομένα με παρόμοιο τρόπο με την κβαντική δορυφορική.. Οι συσκευές αυτές είναι ευτυχώς ακριβώς είναι στα σκαριά. Σε λίγα χρόνια μπορούμε να κοιτάξουμε πίσω στις ψηφιακές υποκλοπές και μαζικές παραβιάσεις πληροφοριών από βάσεις δεδομένων ως πρόβλημα θαμμένο στο παρελθόν.
Η Κίνα εγκαινίασε πρόσφατα ένα δορυφόρο σε τροχιά με ένα μοναδικό χαρακτηριστικό: έχει τη δυνατότητα να στείλει πληροφορίες με ασφάλεια, όχι με μαθηματική κρυπτογράφηση, αλλά με τη χρήση θεμελιωδών νόμων της φυσικής. Η Κίνα θα είναι η πρώτη χώρα που θα επιτύχει αυτό το κατόρθωμα, και αυτό σηματοδοτεί ένα ορόσημο στην ανάπτυξη της κβαντικής τεχνολογίας.
Η επόμενη επανάσταση στην τεχνολογία υπόσχεται να αγκαλιάσει τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής για να επιτρέψει σε συσκευές να προβούν σε ενέργειες που είναι πέρα από τα όρια των σημερινών ηλεκτρονικών ειδών. Το δυναμικό των κβαντικών υπολογιστών για την αντιμετώπιση ορισμένων από τα πιο πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα είναι πολύ συναρπαστικό. Αλλά η ασφάλεια των πληροφοριών που παρέχονται από κβαντικές επικοινωνίες θα μπορούσαν να είναι εξίσου σημαντικές.
Η κοινωνία μας στηρίζεται σε μεγάλο βαθμό στις ψηφιακές επικοινωνίες. Κατά τα τελευταία τρία χρόνια, στείλαμε περισσότερες πληροφορίες μέσω του διαδικτύου από ό, τι είχε κοινοποιηθεί στο σύνολο της ανθρώπινης ιστορίας πριν από την περίοδο αυτή. Ένα μεγάλο μέρος αυτών των δεδομένων είναι ευαίσθητο και συχνά θέλετε να το κρατήσετε από τα αδιάκριτα βλέμματα. Αλλά πώς μπορούμε να εμπιστευθούμε τις επικοινωνίες μέσω του διαδικτύου, όταν βασίζεται σε δεδομένα που ταξιδεύουν προς τα κάτω με αλυσίδες δυνητικά άγνωστων υπολογιστών; Λαμβάνοντας μια θέση σε μία από αυτές τις αλυσίδες και να υποκλέπτουν τα δεδομένα καθώς περνά από αυτές, φαίνεται πολύ εύκολο.
Η τρέχουσα λύση σε αυτή την πρόκληση επικοινωνίας είναι η χρήση πολύπλοκων μαθηματικών σε μια σειρά αλγορίθμων γνωστών ως δημόσιου κλειδιού κρυπτογράφησης. Όμως, η αυξανόμενη ισχύ των υπολογιστών και της εφευρετικότητας των χάκερ ανοίγει όλο και περισσότερο ρωγμές σε αυτή την μαθηματική πανοπλία. Μια ιδανική λύση στο πρόβλημα αυτό θα παρέχει αποδείξιμη ασφάλεια των πληροφοριών , που εγγυάται την ασφάλεια των προσωπικών μας πληροφοριών. Αυτό είναι το βήμα της κβαντικής φυσικής.
Light circuits. Credit: Jonathan Roberts/Lancaster University, Author provided
Laser technology
Η τεχνολογία για τις νέες δορυφορικές αποστολές της Κίνας είναι απλή στο σχεδιασμό και σχεδόν μαγική σε λειτουργία. Ένας ειδικός κρύσταλλος χωρίζει ένα λέιζερ σε δύο δέσμες που στη συνέχεια κατευθύνεται σε ανεξάρτητους σταθμούς υποδοχής στη Γη. Αυτές οι ακτίνες μοιράζονται μια ιδιότητα της κβαντικής μηχανικής γνωστή ως εμπλοκή, που τους συνδέει μεταξύ τους, ακόμη και όταν είναι πολύ μακριά. Ενέργειες που εκτελούνται σε μια δέσμη θα επηρεάσουν επίσης την άλλη ακτίνα.
Το τέχνασμα για τη διασφάλιση των επικοινωνιών βρίσκεται σε αυτή την περίεργη σχέση μεταξύ των δύο δοκών. Ο σύνδεσμος χρησιμοποιείται για την αποστολή τυχαίων δεδομένων από τον ένα σταθμό λήψεως στον άλλο. Αυτά τα δεδομένα μπορούν να συλλεχθούν και να χρησιμοποιηθούν, ουσιαστικά ως ένα σύμπλοκο κωδικό πρόσβασης, για την κρυπτογράφηση των δεδομένων που αποστέλλονται μέσω ενός δημόσιου καναλιού όπως το διαδίκτυο. Αυτή η μέθοδος επικοινωνίας εφευρέθηκε από έναν διάσημο φυσικό κβαντικής, τον Artur Εκερτ, που έχει αποδείξει ότι είναι ασφαλή κατά υποκλοπές και το hacking. Η κβαντική φυσική δεν μπορεί να εξαπατηθεί, ξεγελασθεί ή να αποσυμπιλείται, σε αντίθεση με τα πολύπλοκα μαθηματικά της συμβατικής κρυπτογραφίας.
Ο νέος δορυφόρος της Κίνας είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση πραγματικά ασφαλΏΝ επικοινωνιών, καθώς επιτρέπει τα κβαντική στοιχεία που πρέπει να αποστέλλονται μέσα από ακραίες αποστάσεις μεταξύ οποιωνδήποτε δύο τοποθεσιών. Αυτή τη στιγμή, με ένα μόνο δορυφόρο, οι δυνατότητες της τεχνολογίας είναι περιορισμένες, αλλά είναι εύκολο να δούμε πώς θα κλιμακωθούν καθώς οι περισσότεροι δορυφόροι θα ξεκινήσουν και η απόδοση βελτιώνεται.
Το επόμενο σημαντικό κομμάτι σε αυτό το παζλ βρίσκεται στο αντίθετο άκρο της κλίμακας μήκους. Η πλειοψηφία των επικοινωνιών ρέει κατά μήκος των αλυσίδων, και η δύναμη μιας αλυσίδας είναι τόσο καλή όσο ο πιο αδύναμος κρίκος της. Για πρακτικές κβαντικές επικοινωνίες χρειαζόμαστε συσκευές ενσωματωμένες σε ηλεκτρονικούς υπολογιστές και smartphones που ανταλλάσσουν δεδομένα με παρόμοιο τρόπο με την κβαντική δορυφορική.. Οι συσκευές αυτές είναι ευτυχώς ακριβώς είναι στα σκαριά. Σε λίγα χρόνια μπορούμε να κοιτάξουμε πίσω στις ψηφιακές υποκλοπές και μαζικές παραβιάσεις πληροφοριών από βάσεις δεδομένων ως πρόβλημα θαμμένο στο παρελθόν.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου
Οι απόψεις των διαχειριστών μπορεί να μην συμπίπτουν με τα άρθρα.
Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει ελεύθερα τις απόψεις του.
Αυτό δεν σημαίνει ότι υιοθετούμε τις απόψεις αυτές.
Κακόβουλα σχόλια αφαιρούνται όπου εντοπίζονται.
Η ευθύνη των σχολίων βαρύνει νομικά τους σχολιαστές.
Η ταυτότητα των σχολιαστών είναι γνωστή μόνο στην Google.
Όποιος θίγεται μπορεί να επικοινωνεί στο email μας.
Ενδιαφέροντα σχόλια σε όλα τα μέσα μας μπορεί να γίνουν αναρτήσεις.
Περισσότερα στους όρους χρήσης.