Q-Day вже близько: що буде, коли квантові комп'ютери навчаться ламати всі паролі

Про це повідомляє interestingengineering.com.

Такого результату вдалося досягти вперше. Це особливо важливо в контексті того, що експерти з кібербезпеки часто попереджають про наближення так званого Q-Day — дня, коли квантові комп'ютери стануть достатньо потужними, щоб зламати всі методи шифрування, на які люди звикли покладатися для захисту своєї інформації. Причому, за словами фахівців, Q-Day — це цілком реальна загроза, яка може порушити роботу інтернету і глобальної цифрової інфраструктури.

Різні урядові установи та приватні організації вже вживають заходів для протистояння атакам з боку потужних квантових комп'ютерів.

Ці заходи включають розробку нових методів шифрування, призначених для протидії квантовим атакам, а також вивчення таких методів, як квантовий розподіл ключів (QKD), для захисту комунікацій на фундаментальному рівні.

На відміну від типових установок квантового зв'язку, новий метод не вимагав кріогенної системи або передового високотехнологічного лазера.

Практичний підхід до квантового зв'язку

Щоб домогтися квантового передавання повідомлень на великі відстані, дослідники створили мережу на 254 кілометрах комерційного оптоволокна в Німеччині, зв'язавши центри оброблення даних у Франкфурті та Келе з центральним релейним вузлом у Кірхфельді.

У більшості систем квантового зв'язку для підтримки точної синхронізації світлових хвиль на великих відстанях потрібні стабільні лазери. Однак замість використання дорогих надстабільних лазерів дослідники використали простіший метод.

Центральний вузол у Кірхфельді надсилав лазерні промені і до Франкфурта, і до Келя, забезпечуючи загальну точку відліку. Це дало змогу дослідникам ефективно синхронізувати фази світла без необхідності використання вузькоспеціалізованого обладнання.

Для виявлення слабких квантових сигналів традиційні системи зазвичай покладаються на надпровідні нанодротові детектори, які дуже чутливі, але вимагають дорогих і громіздких кріогенних охолоджувальних пристроїв. Замість цього команда використовувала лавинні фотодіоди, напівпровідникові прилади, здатні виявляти окремі фотони.

Лавинні фотодіоди набагато дешевші і працюють за кімнатної температури, але вони менш ефективні і більш схильні до помилкових виявлень. Щоб подолати ці обмеження, дослідники відправили еталонний лазерний імпульс разом із квантовими даними і встановили два набори лавинних фотодіодів на кожній приймальній станції.

Один набір займався квантовим зв'язком, а інший контролював еталонні сигнали. Ця установка допомогла виправити помилки, викликані вібраціями, змінами температури та іншими порушеннями в оптоволоконних кабелях.

Усі ці "розумні" методи дали змогу дослідникам успішно продемонструвати QKD на оптоволоконній мережі довжиною 254 км, що вдвічі більше за відстань, досягнуту під час попередніх експериментів.

Хоча наразі система здатна передавати дані зі швидкістю лише 110 біт на секунду, вона все одно означає суттєвий прорив у тому, що колись вважалося неможливим.

Далі за планом — прискорення передавання квантових повідомлень

Дослідники припускають, що наступною великою метою є збільшення швидкості передачі даних понад 110 біт на секунду. Для цього систему хочуть просто змусити кодувати швидше.

Наприклад, зараз система працює на частоті 500 мегагерц. Використовуючи наявну технологію, її можна масштабувати до кількох гігагерц. Це саме по собі може збільшити швидкість передачі даних майже в десять разів.

Науковці також працюють над створенням квантових повторювачів, спеціальних пристроїв, які могли б запобігти втраті сигналу і ще більше збільшити відстань і швидкість квантової передачі повідомлень.

Раніше стало відомо, що дослідникам вдалося вперше спостерігати так званий квантовий дощ — утворення крапель у надзвичайно розбавленому квантовому газі, що було спричинене ефектами поверхневого натягу, схожими на ефекти у звичайній рідині.

Також Фокус писав, що австралійська компанія Q-CTRL вперше продемонструвала квантову навігаційну систему Ironstone Opal, яка виявилася набагато точнішою і безпечнішою за традиційні GPS-пристрої.