Warum wird Quanten-Internet im Weltraum aufgebaut und wer setzt solche Projekte bereits um?
Es wird angenommen, dass Satellitenquantennetzwerke der effizienteste Weg sind, globale Verteilungssysteme für kryptografische Schlüssel bereitzustellen. Wir sagen, wer bereits in dieser Richtung arbeitet, und sprechen über die möglichen Probleme dieses Ansatzes.
/ Unsplash / NASAWas sind Quantennetzwerke?
Ein Quantennetzwerk ist ein Datenübertragungssystem, dessen Betrieb den Gesetzen der Quantenmechanik folgt. Der Informationsaustausch erfolgt über Qubits - polarisierte Photonen, die über einen optischen Kommunikationskanal übertragen werden. Technologie ist ein wichtiger Bestandteil von Verteilungssystemen für kryptografische Schlüssel . In einem solchen System haben der Sender und der Empfänger einen offenen optischen Kommunikationskanal und geben sich gegenseitig einen Schlüssel zum Verschlüsseln von Paketen.Die Verbindungssicherheit wird durch die Grundgesetze der Physik gewährleistet. Photonen sind sehr "zerbrechlich" und werden beim Lesen zerstört. Aus diesem Grund ist es fast unmöglich, Quantennetzwerke zu „belauschen“ - ein Versuch eines MITM-Angriffs ist für die empfangende Seite sofort offensichtlich.Und hier ist Platz
Eine Reihe von Ingenieuren ist davon überzeugt, dass Satellitenquantennetzwerke die bequemste und wirtschaftlichste Möglichkeit sind, globale Verteilungssysteme für kryptografische Schlüssel aufzubauen. Aber zuerst sprechen wir über eine andere vielversprechende Technologie - Quantenrepeater.Photonen werden aufgrund von Interferenzen vom Medium absorbiert, so dass es schwierig ist, sie über große Entfernungen (ca. 100 km) zu übertragen. Die Aufgabe von Quanten-Repeatern besteht darin, Verluste bei der Übertragung von Partikeln durch optische Fasern zu verhindern. Heute werden solche Systeme von niederländischen Ingenieuren entwickelt. Sie bauen ein 10 km langes Testnetz zwischen Den Haag und der Stadt Delft. Auch in diesem Bereich sind japanische Physiker.Quantenrepeater haben jedoch eine Reihe von Nachteilen. Mit ihnen können Sie nur zwei Punkte verbinden, zwischen denen das Glasfaserkabel gespannt ist. Durch die Übertragung der Daten in einer Kette dekodieren die Repeater sie und codieren sie dann erneut. Dieser Ansatz kann im Falle eines kompromittierten Knotens zu Lecks führen. Die Herstellung solcher Vorrichtungen erfordert auch teure Magnete und seltene Mineralien. Gleichzeitig befinden sich Quantenrepeater in einem sehr frühen Entwicklungsstadium, und von ihrer praktischen Anwendung in großem Maßstab ist keine Rede.Über was wir sonst noch in einem Blog über Habré schreiben
/ Unsplash / Shahadat RahmanDaher arbeiten einige Ingenieure an alternativen Ansätzen zum Aufbau von Quantennetzwerken und darauf basierenden Verteilungssystemen für kryptografische Schlüssel. Eine Gruppe von Physikern von Universitäten in den USA, Japan und China war der Ansicht, dass die effektivste Methode darin besteht, eine Gruppe von Satelliten im Orbit abzutasten, die Photonen über Laser zum Boden übertragen. In ihrer wissenschaftlichen Arbeit geben Ingenieure Berechnungen und Simulationsergebnisse an, die zeigten, dass die beste Option darin besteht, 400 Satelliten in einer Höhe von dreitausend Kilometern einzusetzen ( S. 10 ).Mit diesem Ansatz können Sie Schlüssel bis zu 7,5 Tausend Kilometer senden - beispielsweise von London nach Mumbai. Für Quanten-Repeater sind solche Indikatoren noch nicht verfügbar - sie müssen gesetzt werdenin einer Entfernung von 200 km voneinander.Wer setzt bereits Weltraumprojekte um?
2016 starteten chinesische Ingenieure einen Quantenkommunikationssatelliten. Ein Jahr später gelang es ihnen, das Qubit auf eine Entfernung von über 1200 km zu übertragen. Das Gerät hing in einer Umlaufbahn von 500 km und sendete Photonen mit einem Laser zu einer Empfangsstation in Tibet. Im Jahr 2018 wurde die Technologie bereits in der Praxis getestet. Chinesische Wissenschaftler veranstalteten eine 75-minütige Videokonferenz mit Kollegen der Österreichischen Akademie der Wissenschaften auf einem sicheren Kanal.
/ Unsplash / Kevin QuezadaPhysiker in Deutschland sind auch an Weltraumquantenprojekten beteiligt. Bereits im Jahr 2017 haben sie installiertFür die Übertragung und Teleportation von "verschränkten" Photonen können Sie herkömmliche Kommunikationssatelliten verwenden. Etwa zur gleichen Zeit initiierten Experten der Max-Planck-Gesellschaft für wissenschaftliche Forschung die Entwicklung eines Satelliten für die Quantenkryptographie. Es ist geplant, einen speziellen Bordcomputer für die Signalverarbeitung zu entwickeln.Wer ist dagegen
Eine große Anzahl spezialisierter Quantensatelliten kann zusätzliche Unannehmlichkeiten verursachen. Es wird angenommen, dass die ersten von SpaceX gestarteten Starlink-Satelliten bereits die Erdbeobachtungen stören. Es bezieht sich auch auf eine mögliche Überfülle von Trümmern in der Erdumlaufbahn. Die US-amerikanische Federal Trade Commission (FTC) schlug die Entwicklung einer Reihe von Dokumenten vor, mit denen dieses Problem gelöst werden kann. Höchstwahrscheinlich kann dieses Problem jedoch nicht nur durch Papierstandards gelöst werden. Wir brauchen neue Systeme zur Reinigung der Umlaufbahn und Werkzeuge zur Verfolgung von Trümmern und Satelliten im Weltraum.Materialien zu Netzwerken und Protokollen im VAS Experts-Blog:
Source: https://habr.com/ru/post/undefined/
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