Kvantová komunikace nabírá na obrátkách. V posledních letech pohánějí její vývoj kupředu především v Číně. Potvrzují to i nejnovější zprávy, podle nichž v Číně postavili a již zprovoznili první přenosnou pozemní stanici pro odesílání a přijímání zabezpečené kvantové komunikace. Tato stanice se nedávno úspěšně připojila k čínskému kvantovému satelitu QUESS (Quantum Experiments at Space Scale), přezdívanému Mocius. Tento satelit vynesla do vesmíru nosná raketa Dlouhý pochod 2D 16. srpna 2016.
Ji-Gang Ren z čínské University of Science and Technology of China z Che-feje s kolegy použili tuto mobilní kvantovou stanici pro zabezpečený přenos dat z Ťi-nanu v severovýchodní Číně. Původně při komunikace se satelitem Mocius v Číně využívali pozemní stanici, která vážila přes 10 tun. Nová mobilní stanice přitom váží pouhých 80 kilogramů a je natolik malá, že může být nainstalována na střechu automobilu.
Jak uvádí Ren, toto zmenšení nebylo úplně zadarmo. Došlo kvůli němu k určitému omezení rychlosti přenosu dat kvantové komunikace. Mobilní kvantová stanice posílá data rychlostí 4 až 10 tisíc bitů za sekundu, zatímco větší stanice pro kvantovou komunikaci to zvládají rychlostí kolem 40 tisíc bitů za sekundu, čili několikrát rychleji.
Tým čínských kvantových vědců použil mobilní kvantovou stanici pro zabezpečenou distribuci klíčů mezi odesílatelem a příjemcem. Při této formě komunikace jsou přenášeny fotony, díky nimž dojde k přenosu tajného klíče pro zašifrování a rozšifrování přenášené zprávy. Takový klíč během experimentu přenesli z mobilní kvantové stanice, která dojela do Ťi-nanu, do velké stanice pro kvantovou komunikaci v Šanghaji.
Badatelé uvádějí, že motivací k vývoji mobilní stanice pro kvantovou komunikaci pro ně byly požadavky současných uživatelů, jako je například čínská státní banka Industrial and Commercial Bank of China (ICBC). Jejich přáním bylo, aby vybavení pro kvantovou komunikaci nevyžadovalo vybudování speciální infrastruktury. Banka ICBC a také People’s Bank of China již dnes využívají satelitní kvantovou komunikaci mezi vzdálenými městy, jako je například Peking na severovýchodě Číny a ujgurská metropole Urumči na severozápadě Číny.
Ren a spol. v příštích dvou letech plánují vypustit kvantový nanosatelit, kterým cílí na komerční zákazníky. Podle svých slov usilují o to, aby kvantovou komunikaci k ochraně svých dat využívalo více a více uživatelů. Zároveň se můžeme vsadit, že mobilní kvantové technologie bedlivě sleduje čínská armáda, která v současné době stále více a více prorůstá do mnoha odvětví špičkového výzkumu v Číně.
Video: Quantum satellite achieves 'spooky action' at record distance
Literatura
New Scientist 9. 1. 2020.
Úsvit kvantové komunikace díky Číně
Autor: Dušan Majer (18.08.2016)
Kvantové pokroky: Čína uskutečnila první kvantovou videokonferenci
Autor: Stanislav Mihulka (02.10.2017)
V Číně postavili kvantový dron, který je leteckým uzlem kvantové sítě
Autor: Stanislav Mihulka (23.06.2019)
Diskuze:
Požadavky na přenosový kanál
Mintaka Earthian,2020-01-10 06:24:19
Dobrý den
Zajímalo by mě, zda je při tomto typu přenosu potřeba přímá viditelnost mezi pozemní stanicí a satelitem, nerušená mraky a nečistotami v ovzduší. Neboli v jakém části elektromagnetického spektra probíhá přenos.
Také si dovoluji vyslovit myšlenku, že možná přeci jen bude existovat způsob, jak kvantově přenášenou informaci odchytit postranním kanálem, aniž by to bylo detekovatelné.
Děkuji za článek.
Re: Požadavky na přenosový kanál
Lukáš Fireš,2020-01-10 12:45:19
Dobrý den
Sic neznám podrobnosti této konkrétní implementace, ale kvantová výměna klíčů (např. Protokol BB84, v angličtině obecně "Quantum key distribution") je dlouho známá věc a to se zkrátka nabourat nedá, resp. ne tak aby to komunikující nepoznal.
Jistým drobným problémem v řešení zůstává autentizace, tedy ujištění, že se skutečně bavíte přímo s tím, s kým chcete, ale i to se řešit dá (pod nějakým článkem zde na oslu jsme to již řešili, existují návrhy kvantových protokolů, ale nakonec nám zatím stačí současné asymetrické šifry/hashe aneb klasické certifikáty, stačí jen zvýšit počet bitů a neprolomí to ani kvantový počítač ... tedy zatím není znám algoritmus, co by to zvládl a stačilo mu k tomu praktické množství qubitů).
Re: Re: Požadavky na přenosový kanál
Jiri Naxera,2020-01-11 03:04:27
Zase tak jistý bych si nebyl, ještě si pamatuji dobu, kdy se něco podobného tvrdilo o RSA a/nebo DH a zpětně po letech je vidět kolik různých "ale" se v praxi objevilo.
Ale jak tak random koukám, tak i u kvantové kryptografie je to velmi živé téma, viz třeba namátkou https://www.nature.com/articles/s41598-018-22700-3 https://arxiv.org/abs/1902.09792 https://arxiv.org/abs/1902.10423 (které sice obsahují návrhy na mitigaci, ale i tak naznačují že možných mezer může být víc)
Každopádně bude velmi zajímavé sledovat, jak tahle hra na kočku a myš bude pokračovat.
Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál
Jiri Naxera,2020-01-11 03:31:06
Ještě poznámka, když si vezmeme Elitzur-Vaidmana a další vývoj (neboli útočník může alespo+n teoreticky testovat detaily obou stran zařízení s mizivou šancí na odhalení), tak bude asi opravdu těžké odstranit všechny možné vedlejší kanály. Ale uvidíme. :)
Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál
Lukáš Fireš,2020-01-11 10:52:56
A přečetl jste si vůbec ty dva články? To je právě o té autentikaci, aneb ujištění, že se bavíte PŘÍMO právě s tím, s kým chcete.
"man-in-the-middle"
"Quantum key distribution (QKD) protocol has been proved to provide unconditionally secure key between two remote legitimate users"
"All QKD security proofs assume the quantum channel has been established securely."
BB84 je neprolomitelný, ale nejprve musíte mít jistotu, že nikdo neovládá linku zcela. Man-in-the middle označuje útok, kdy útočník zmate odesílatele aby posílal přímo útočníkovi a ten pak posílá příjemci - zcela ovládá linku.
V tomto čínském případě se asi není třeba bát, že by tam cizí velmoc zastínila čínský satelit svým, ale obecně to stále problém je. Má svá teoretická řešení, ale ne praktická, protože ani nemáme větší kvantové sítě, kde by to bylo třeba.
Re: Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál
Mintaka Earthian,2020-01-12 04:03:34
Teorie je jedna věc, ale konkrétní implementace, to už je jiné kafe.
Re. "V tomto čínském případě se asi není třeba bát, že by tam cizí velmoc zastínila čínský satelit svým":
Satelit, kdesi na oběžné dráze. Už jen tohle nabízí celou řadu vektorů útoku.
Od likvidace, přes DOS až po napíchnutí se na elektroniku. Pokud už tam rovnou nemají zadní vrátka v nějakém "neklidném" čipu, který si občas "odplivne" na netypické frekvenci mikrosekundový databurst.
Nerad bych zahajoval novou kapitolu v tlusté knize konspiračních teorií, ale tipnul bych si, že při první trochu silnější sluneční bouři "odejde" i několik nepohodlných družic a slunce za to nebude moc.
Re: Re: Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál
Stanislav Brabec,2020-01-28 03:08:11
Na samotný kvantový přenos nemůže žádný útok cílit. Pokud neobjevíme nějakou novou fyziku, je neprolomitelný, samotné fyzikální zákony vylučují jakýkoli postranní kanál, kterým by bylo možné provést nedestruktivní čtení kvantového stavu.
To, kam mohou cílit útoky, je technologie kolem. Kvantové páry nejsou schopné ničeho jiného, než přenést cosi jako Vernamovu šifru (tedy šifru, u které je matematicky dokázána neprolomitelnost).
Jenže vy musíte:
- Ověřit, že došlá data skutečně pocházejí z kvantově provázaných částic.
- Že druhou z částic přijal žádaný příjemce.
- Že v přenosu nejsou chyby, a pokud ano, opravit je.
- Za pomoci kvantově přenesené šifry přenést vlastní data.
A zde již riziko hrozí.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
