12.10.2008

Criptografia cuantică a fost demonstrată într-o reţea de telecomunicaţie comercială

Săptămâna trecută, noua tehnologie a fost scoasă din laboratoarele de cercetare şi demostrată pe viu, la Viena.


Categorie: Fizica
Autor: Cristian Presură



Criptografia cuantică este un concept nou în transmisia de date, care se bazează pe proprietăţile cuantice ale luminii şi care promite securizarea garantată (100%) a transmisiei de informaţie.

În anul 2004, Uniunea Europeană a decis finanantarea cu 16 milioane de euro a unui proiect care susţine introducerea comercială a noii tehnologii. În afară de universităţi, din proiect mai fac parte şi opt companii, printre care Siemens, Thales, Toshiba şi IdQuantique. Ultima este o companie mai mică pornită de cercetătorii austrieci ce urmăreşte comercializarea noii tehnologii.

Săptămâna trecută, consorţiul de companii şi universităţi a făcut o demostratie de forţă la Viena. Astfel, ei au arătat că este posibilă utilizarea noii tehnologii pe reţelele de transmisie de date obişnuite. Reţeaua folosită pentru demonstraţie include în total mai mult de 200 de Km de cabluri optice obişnuite, deja instalate în oraş. Mai mult, reţeaua a avut şase noduri de comunicare între membrii ei, legăturile retelei variind între 6 şi 80 de kilometri lungime. Pentru a arăta ca nouă tehnologie este viabilă comercial, cercetătorii au prezentat şi o versiune de cost scăzut.

În cursul demonstraţiei, cercetătorii au folosit nu mai puţin de şase metode diferite de încriptare a datelor. Mai mult, una dintre acestea a luat direct calea aerului, laserii nefiind în acest caz conectaţi la fibrele optice. Operaţia întregului sistem a fost vizualizată pe un ecran prezent într-una dintre clădirile companiei Siemens. În plus, cercetătorii au încriptat în timp real, cu noua tehnologie date video sau audio, convorbiri telefonice şi conferinţe video. Şi, pentru a arăta ca nouă metodă este într-adevăr mai bună în securizarea reţelelor, cercetătorii au introdus şi un atac asupra fibrelor optice. Aşa cum era însă de aşteptat, sistemul computerizat a fost în stare să detecteze că e vorba de o interceptare şi a schimbat automat canalul.

Cu tot succesul înregistrat, demostraţia pe viu a scos în evidenţă şi câteva probleme. Astfel, fotonii corelaţi nu au putut circula în fibrele optice pe distanţe mai mari de 100 de Km. Practic, datorită intensităţii scăzute a sursei de lumină şi pierderii optice în fibre, fotonii erau pierduţi pe drum. În plus, sistemele de detecţie nu sunt suficient de rapide, aşa încât viteza de transmisie a datelor este destul de redusă, comparativă cu cea a modemurilor din anii 1980. Şi, în final, dacă transmisia de date este securizată, nu acelaşi lucru se poate spune despre stoacarea de date în nodurile reţelelor, care este încă clasică.

Cu toate acestea, noua demostraţie este desigur un succes. Ramâne de văzut dacă această tehnologie va deveni realitate şi dacă îşi va dovedi într-adevăr utilitatea pentru societate.

In sistemele de criptografie cuantică, un laser produce doi fotoni polarizaţi, corelaţi însă cuantic, care apoi sunt trimişi la cele două persoane care vor să comunice. Pe drum, fotonii îşi păstrează starea cuantică, însă aceasta este distrusă de îndată ce una dintre persoane (transmiţătorul) face o măsurătoare a fotonului ce vine la el. În acest caz, confom legilor mecanicii cuantice, el poate măsura oricare din cele două polarizări posibile ale fotonului ce vine la el şi care reprezintă bitii clasici 1 şi 0.

Pentru că cei doi fotoni sunt corelaţi, cel de-al doilea foton va căpăta atunci automat polarizarea opusă (0 sau 1) faţă de ce măsoară cel ce "transmite". Desigur însă că, în acest caz, transmiţătorul nu poate transmite nici un mesaj, căci el doar măsoară starea de polarizare a primului foton. Cu toate acestea, el ştie sigur că receptorul a măsurat polarizarea opusă, pentru că fotonii sunt corelaţi. De aceea, dacă el vrea să transmită 1 de exemplu, trebuie să facă un set de masurători, şi să aştepte până când el măsoară 0 (căci atunci receptorul va fi măsurat 1). Atunci însă, îşi notează momentul de timp când a măsurat, pe care îl trimite receptorului într-un plic (un canal clasic de transmisie). Odată ce desface plicul, receptorul citeşte când a avut loc măsurătoarea ce reprezintă bitul pe care transmiţătorul vroia să îl trimită, se uită ce a măsurat el atunci şi găseşte bitul corect.

Tehnica aceasta pare ciudată, căci la urma urmei transmiţătorul putea scrie în plic ce dorea să transmită... Cu toate acestea, puterea ei stă în capacitatea de a transmite aceste date securizate. Astfel, în prima instanţă, cineva poate deschide plicul, dar nu va găsi decât o înşiruire a măsurătorilor relevante, dar nu şi care sunt valorile acelor măsurători. Aşa că el nu poate şti mesajul original. Pe de altă parte, poate încerca să măsoare şi el cel de-al doilea foton, însă în cursul acestui proces ar distruge starea cuantică corelată, conform legilor mecanicii cuantice. Receptorul îşi poate da seama atunci că a fost ascultat, căci rata de eroare va creşte considerabil cu fiecare bit interceptat... În final, avantajul noului sistem cuantic de transmisie a datelor este cel de securizare totală.

Este interesant că acest concept a apărut prin anii 1950, odată ce fizicienii au început să pună la îndoială fundamentele fizicii cuantice. Conceptul a rămas însă pe masa de lucru până prin anii 1980', atunci când primii laseri şi cristale neliniare speciale au făcut posibile aceste măsurători. Atunci, un rol important l-au jucat cercetătorii din Viena care iată, până astăzi, păstrează avansul dobândit. Este adevărat că, odată ce avantajul securizării reţelelor de comunicaţie a devenit evident, o grămadă de companii (bănci, de exemplu) au început să investească bani în această tehnologie exotică, ceea ce a condus la un progres şi mai rapid.

[www.stiinta.info]   Sursa originală: PhysOrg

Comentarii

Adauga un comentariu

Adauga un comentariu

This is a captcha-picture. It is used to prevent mass-access by robots. (see: www.captcha.net)
Introdu codul:
Numele dumneavoastra:
Comentariu. Atentie, salveaza textul inainte de a-l trimite, ca o precautiune... Poti selecta tot comentariul cu CTRL-A si copia cu CTRL-C:
 
  • May 3, 2009, 2:17 pm - dorina

    naspha


  • October 25, 2008, 6:20 am - Royalty

    Ceea ce am vazut scris mai sus, mi-i se pare chiar frumos si tot ceea ce stiinta descopera ar trebui pus in practica deoarece eu cred ca tot ce e folositor omului, ar trebui implementat si folosit.


  • October 14, 2008, 8:13 pm - Marius

    Esti ruda ci Jiji becali? cu siguranta te exprimi ca el, probabil si nivelul de intelect e la fel. Ce zicea singaporistu nu este posibil deoarece fotonul isi schimba starea de corelare odata ce este citit. Poate in viitor fizica cuantica va dezvalui alte lucruri care vor face posibil acest lucru, nu este nimic rau in a iti expune o idee chiar si SF, nu uita ca extrem de multe inventii de astazi si bazeaza pe idei SF care la inceput sunau imposibile. Cat despre tinerea in miscare circulara probabil se referea la vre-un LHC mai mic.


  • October 14, 2008, 9:32 am - jiji ÅŸmen

    singaporistule, risăi să mă ... pe mine. un sistem care să ţină fotonii într-o mişcare circulară, ai? de unde le scoţi bre?


  • October 13, 2008, 9:06 am - alextorex

    singaporistule cand masori un foton nu poti impune ce valoare vrei sa iasa la masuratoare asa ca nu poti transmite informatie. iar o data ce ai masurat fotonu s-a stricat starea de corelare si nu mai e bun de nimic.
    Tot ce poti obtine folositor e o informatie aleatoare care e detinuta de transmitator si receptor - e buna doar pt. cheie de criptare


  • October 13, 2008, 7:34 am - harapalb

    Degeaba, este aceeasi situatie. Citeste cu atentie sfarsitul articolului. Protocolul se implementeaza folosind doua canale: unul cuantic si unul clasic. Prin canalul cuantic se transmit particulele (fotonii) corelati, iar prin canalul clasic se transmite modul de masurare (atentie, doar modul de masurare, nu si rezultatul masurarii).
    In descrierea ta, s-ar folosi doar canalul cuantic, insa el singur nu poate transmite informatie. Avem nevoie si de canalul clasic, de aceea viteza de transmisie a informatie nu poate depasi viteza luminii. Mediul de transmisie este compus din cele doua canale.


  • October 13, 2008, 5:45 am - singaporistul

    intr-adevar, aceasta tehnologie foloseste fibra optica clasica iar informatzia/fotonii calatoresc de la punctul a la b prin ea. Eu ma refeream la cu total altceva, era doar o ideea poate nu si realizabila, si anume la separare cei foi fotoni sunt directionatzi cate doua tunele electromagnetice diferite, portabile, care tzin fotonii in miscare circulara (in interiorul aparatului), iar unul dintre aparate se poate pune de exemplu pe o sonda lansata in spatiu iar unul ramane pe pamant, schimbarea starii celui de pe sonda o va influentza pe cea de pe pamant, astfel informatzia nu mai foloseste mediile de transmisie clasice care se supun legilor fizice normale ci se creaza un nou mediu de transmitere quantic


  • October 13, 2008, 1:11 am - cristi

    Spre sfarsitul articolului am incercat sa arat de ce nu se poate transmite informatie instant la celalalt capat al Universului. Tehnologia presupune un canal clasic (plicul), care poate fi interceptat fara ca hotul sa poatata intelege ceva, insa cananul ramane clasic, deci limitat de viteza luminii. Desigur, in masura in care legile fizicii admit schimbari, poate ca vom construi si un astfel de sistem cum mentionati dumneavoastra....


  • October 12, 2008, 9:44 pm - singaporistu

    De fapt cea mai mare realizare prin utilizarea a acestui fenomen ar fi transmiterea de informatzie instant oriunde in univers. Daca se separa fotonii si se mentzin intr-un tunel el-magnetic circular, si daca se pot masura / si schimba polarizarea la fiecare rotatie atunci se pot contrui aparate de comunicare(inseriere iar fiecare reprezinta un bit) ce pot fi puse pe rachete sau duse pe alte planete si care comunica instant cu perechea sa. Viteza luminii nu ar mai fi o piedica in comunicare, mai ramane sa construim nave care "colapse/expand" spatiul/timpul si suntem gata sa mergem oriunde in univers, hehehe


  • October 12, 2008, 6:27 pm - Adi

    Excelent articol, Cristi. Stiu ca unul din expertii mondiali in criptografie cuantica era chiar la Viena, Anton Zeilinger. El a scris si eseul "In the beginning was the Bit". Poate o fi si el parte din acest proiect ...