Q-Day уже близко: что будет, когда квантовые компьютеры научатся ломать все пароли

Об этом сообщает interestingengineering.com.

Такого результата удалось достичь впервые. Это особенно важно в контексте того, что эксперты по кибербезопасности часто предупреждают о приближении так называемого Q-Day – дня, когда квантовые компьютеры станут достаточно мощными, чтобы сломать все методы шифрования, на которые люди привыкли полагаться для защиты своей информации. Причём, по словам специалистов, Q-Day – это вполне реальная угроза, которая может нарушить работу интернета и глобальной цифровой инфраструктуры.

Различные правительственные учреждения и частные организации уже принимают меры для противостояния атакам со стороны мощных квантовых компьютеров.

Эти меры включают разработку новых методов шифрования, предназначенных для противодействия квантовым атакам, а также изучение таких методов, как квантовое распределение ключей (QKD), для защиты коммуникаций на фундаментальном уровне.

В отличие от типичных установок квантовой связи, новый метод не требовал криогенной системы или передового высокотехнологичного лазера.

Практический подход к квантовой связи

Чтобы добиться квантовой передачи сообщений на большие расстояния, исследователи создали сеть на 254 километрах коммерческого оптоволокна в Германии, связав центры обработки данных во Франкфурте и Келе с центральным релейным узлом в Кирхфельде.

В большинстве систем квантовой связи для поддержания точной синхронизации световых волн на больших расстояниях требуются стабильные лазеры. Однако вместо использования дорогих сверхстабильных лазеров исследователи использовали более простой метод.

Центральный узел в Кирхфельде отправлял лазерные лучи как во Франкфурт, так и в Кель, обеспечивая общую точку отсчета. Это позволило исследователям эффективно синхронизировать фазы света без необходимости использования узкоспециализированного оборудования.

Для обнаружения слабых квантовых сигналов традиционные системы обычно полагаются на сверхпроводящие нанопроволочные детекторы, которые очень чувствительны, но требуют дорогостоящих и громоздких криогенных охлаждающих устройств. Вместо этого команда использовала лавинные фотодиоды, полупроводниковые приборы, способные обнаруживать отдельные фотоны.

Лавинные фотодиоды намного дешевле и работают при комнатной температуре, но они менее эффективны и более подвержены ложным обнаружениям. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи отправили эталонный лазерный импульс вместе с квантовыми данными и установили два набора лавинных фотодиодов на каждой приемной станции.

Один набор занимался квантовой связью, а другой контролировал эталонные сигналы. Эта установка помогла исправить ошибки, вызванные вибрациями, изменениями температуры и другими нарушениями в оптоволоконных кабелях.

Все эти "умные" методы позволили исследователям успешно продемонстрировать QKD на оптоволоконной сети длиной 254 км, что вдвое больше расстояния, достигнутого в ходе предыдущих экспериментов.

Хотя на данный момент система способна передавать данные со скоростью всего 110 бит в секунду, она все равно означает существенный прорыв в том, что когда-то считалось невозможным.

Следующий шаг — ускорение и масштабирование

Исследователи предполагают, что следующей большой целью является увеличение скорости передачи данных свыше 110 бит в секунду. Для этого систему хотят просто заставить кодировать быстрее.

Например, сейчас система работает на частоте 500 мегагерц. Используя существующую технологию, ее можно масштабировать до нескольких гигагерц. Это само по себе может увеличить скорость передачи данных почти в десять раз.

Ученые также работают над созданием квантовых повторителей, специальных устройств, которые могли бы предотвратить потерю сигнала и еще больше увеличить расстояние и скорость квантовой передачи сообщений.

Также Фокус писал, что австралийская компания Q-CTRL впервые продемонстрировала квантовую навигационную систему Ironstone Opal, которая оказалась намного точнее и безопаснее традиционных GPS-устройств.