Kwantowa komunikacja i bezpieczeństwo: jak przechytrzyć hakera!

Bezpieczna komunikacja ma jedno bardzo ważne zadanie: chronić informacje przed wzrokiem i uchem ciekawskich. Starożytni zaczynali od szeptów, później skonstruowano maszyny szyfrujące jak Enigma, aktualnie stosujemy szyfrowanie cyfrowe. Teraz nadchodzi kwantowa komunikacja!

Problem dzisiejszej komunikacji polega na tym, że gdy ktoś podsłucha tajną wiadomość lub skopiuje dane wrażliwe, może to zrobić zupełnie niezauważony. Dlatego inżynierowie pracujący nad systemami jutra, planują to zmienić.

Nazywają to „bezpieczną komunikacją kwantową”.

W fizyce kwantowej, która leży u podstaw całej materii w naszym wszechświecie, istnieją unikalne cząstki zwane splątanymi fotonami, które współdzielą stan kwantowy.

Te drobne elementy energii są generowane parami. Niesamowite w splątanych fotonach jest to, że gdy zmienia się jeden z nich, zmianie (natychmiast) ulega także ten drugi. Teoretycznie nawet, gdy znajdują się wiele milionów kilometrów od siebie!

W obecnych czasach informacje zazwyczaj przesyłamy za pomocą kabli lub z wykorzystaniem fal radiowych. Jeśli jakiś intruz taką transmisję podsłucha, nie ma dobrego sposobu, aby się o tym przekonać. Dzieje się tak, ponieważ podsłuchiwanie typowej transmisji danych nie wpływa na same dane. Nadal docierają one do celu w nienaruszonym stanie.

Teraz spójrzmy jeszcze raz na te splątane fotony. Pamiętamy, że jeśli jeden z nich jest zakłócony, ten drugi również się zmienia. Bez względu na to, jak daleko znajdują się od siebie – i to natychmiast!

Stwórzmy parę splątanych fotonów w generatorze. Zatrzymujemy pierwszy z nich, a drugi przesyłamy do odbiorcy. To jest nasza pierwsza kwantowa wiadomość! Teraz, jeśli nastąpi próba przechwycenia naszej wiadomości, wystarczy samo „uderzenie” w drugi foton, natychmiast zmienia się ten pierwszy u nas. Dwa fotony odzwierciedlają się nawzajem. Teraz wiemy, że linia nie jest bezpieczna i raczej nie chcemy wysyłać tędy ​poufnych danych.

Co innego, gdy foton dociera do detektora odbiorcy w nienaruszonym stanie. To daje nam pewność, że dane są w tym momencie bezpieczne. Możemy stworzyć nową parę splątanych fotonów i zacząć proces od nowa.

Taki łańcuch „kubitowych” nadajników, repeaterów i odbiorników, to właśnie kwantowa komunikacja, która może zapewnić pełne bezpieczeństwo płynącej informacji, do dowolnego miejsca na świecie. Jest to bezpieczeństwo na podstawowym poziomie wynikające bezpośrednio z praw mechaniki kwantowej.