ITMO विश्वविद्यालय में क्वांटम संचार - अटूट डेटा ट्रांसफर सिस्टम की एक परियोजना

क्वांटम संचार उद्यम एन्क्रिप्शन कुंजी वितरण प्रणाली बना रहा है। उनकी मुख्य विशेषता "वायरटैपिंग" की असंभवता है।


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क्वांटम नेटवर्क क्यों शामिल हैं

यदि इसकी डिक्रिप्शन समय "समाप्ति तिथि" से अधिक हो तो डेटा को संरक्षित माना जाता है। आज इस स्थिति को पूरा करना अधिक कठिन हो गया है - सुपर कंप्यूटर का विकास दोष देना है। कुछ साल पहले, 80 पेंटियम 4-आधारित कंप्यूटरों का एक समूह "मास्टर" ( लेख में पृष्ठ 6 ) केवल 104 घंटों में 1024-बिट आरएसए एन्क्रिप्शन।

एक सुपर कंप्यूटर पर, यह समय काफी कम होगा, लेकिन समस्या के समाधान में से एक "बिल्कुल मजबूत सिफर" हो सकता है, जिसकी अवधारणा शैनन द्वारा प्रस्तावित की गई थी। ऐसी प्रणालियों में, प्रत्येक संदेश के लिए कुंजी उत्पन्न होती है, जिससे उनके अवरोधन का खतरा बढ़ जाता है।

यहां, एक नई प्रकार की संचार लाइन बचाव के लिए आएगी - क्वांटम नेटवर्क जो एकल फोटॉनों का उपयोग करके डेटा (क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजी) संचारित करते हैं। जब आप सिग्नल को इंटरसेप्ट करने की कोशिश करते हैं, तो ये फोटॉन नष्ट हो जाते हैं, जो चैनल के आक्रमण के संकेत के रूप में कार्य करता है। ऐसा डेटा ट्रांसफर सिस्टम ITMO यूनिवर्सिटी के छोटे इनोवेटिव एंटरप्राइज, क्वांटम कम्युनिकेशंस द्वारा बनाया गया है। पतवार में आर्थर ग्लेम, क्वांटम सूचना विज्ञान प्रयोगशाला के प्रमुख, और सर्गेई कोज़लोव, इंटरनेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ फ़ोटोग्राफ़िक्स एंड ऑप्टोइन्फ़ॉर्मेटिक्स के निदेशक हैं।

तकनीक कैसे काम करती है

यह साइड फ्रीक्वेंसी पर क्वांटम संचार की विधि पर आधारित है। इसकी ख़ासियत यह है कि एकल फोटॉन सीधे स्रोत से उत्सर्जित नहीं होते हैं। शास्त्रीय दालों के चरण मॉड्यूलेशन के परिणामस्वरूप उन्हें साइड फ्रिक्वेंसी पर ले जाया जाता है। वाहक आवृत्ति और उप-आवृत्तियों के बीच का अंतराल लगभग 10-20 बजे है। यह दृष्टिकोण आपको 400 मीटर / सेकंड की गति से 200 मीटर की दूरी पर क्वांटम सिग्नल प्रसारित करने की अनुमति देता है।

यह निम्नानुसार काम करता है: एक विशेष लेजर 1550 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ एक नाड़ी उत्पन्न करता है और इसे इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल चरण नियामक को भेजता है। मॉड्यूलेशन के बाद, दो साइड फ्रिक्वेंसी दिखाई देती हैं, जो वाहक से मॉड्यूलेटिंग रेडियो सिग्नल के मूल्य से भिन्न होती हैं।

इसके अलावा, चरण पारियों का उपयोग करते हुए, संकेत बिट-कोडित है और प्राप्त पक्ष को प्रेषित किया जाता है। जब यह रिसीवर तक पहुंचता है, तो वर्णक्रमीय फिल्टर एक साइड-फ्रिक्वेंसी सिग्नल (एक फोटॉन डिटेक्टर का उपयोग करके) का उत्सर्जन करता है, बार-बार चरण मॉड्यूलेशन करता है और डेटा को डिक्रिप्ट करता है।

एक सुरक्षित कनेक्शन स्थापित करने के लिए आवश्यक जानकारी का आदान-प्रदान एक खुले चैनल पर किया जाता है। संचारण और प्राप्त करने वाले मॉड्यूल में एक साथ एक कच्ची कुंजी उत्पन्न होती है। इसके लिए एक त्रुटि दर की गणना की जाती है, जिससे पता चलता है कि नेटवर्क को वायरटैप करने का प्रयास किया गया था या नहीं। यदि सब कुछ क्रम में है, तो त्रुटियों को ठीक किया जाता है, और संचारण और प्राप्त मॉड्यूल में एक गुप्त क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजी उत्पन्न होती है।


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जो होना बाकी है

क्वांटम नेटवर्क के सैद्धांतिक "क्रैकिंग" के बावजूद, अब तक वे एक पूर्ण क्रिप्टोग्राफिक रक्षा नहीं हैं। उपकरणों का सुरक्षा पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। कुछ साल पहले, वाटरलू विश्वविद्यालय के इंजीनियरों के एक समूह ने एक भेद्यता की खोज की जो क्वांटम नेटवर्क में डेटा को रोक सकती है। यह "अंधे" फोटोडेटेक्टर की संभावना से जुड़ा था। यदि आप डिटेक्टर को उज्ज्वल प्रकाश निर्देशित करते हैं, तो यह संतृप्त हो जाता है और फोटॉनों को पंजीकृत करना बंद कर देता है। फिर, प्रकाश की तीव्रता को बदलते हुए, आप सेंसर को नियंत्रित कर सकते हैं और सिस्टम को धोखा दे सकते हैं।

इस समस्या को हल करने के लिए, आपको रिसीवर के सिद्धांतों को बदलना होगा। पहले से ही संरक्षित उपकरणों का एक सर्किट है जो डिटेक्टरों पर हमलों के लिए असंवेदनशील है - यह बस इन डिटेक्टरों के पास नहीं है। लेकिन ऐसे समाधान क्वांटम सिस्टम को शुरू करने की लागत में वृद्धि करते हैं और अभी तक प्रयोगशाला से आगे नहीं बढ़े हैं।

“हमारी टीम भी इस दिशा में काम करती है। हम कनाडा के विशेषज्ञों और अन्य विदेशी और रूसी समूहों के साथ काम करते हैं। यदि आप लोहे के स्तर पर कमजोरियों को बंद करने का प्रबंधन करते हैं, तो क्वांटम नेटवर्क व्यापक हो जाएगा और नई प्रौद्योगिकियों के विकास के लिए एक परीक्षण मैदान बन जाएगा, ”आर्थर ग्लेम कहते हैं।

संभावनाओं

अधिक से अधिक घरेलू कंपनियां क्वांटम समाधानों में रुचि दिखा रही हैं। केवल क्वांटम कम्युनिकेशंस एलएलसी ग्राहकों को सालाना पांच डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम की आपूर्ति करता है। उपकरण का एक सेट, सीमा के आधार पर (10 से 200 किमी तक), 10-12 मिलियन रूबल की लागत। कीमत अधिक मामूली परिचालन मापदंडों के साथ विदेशी समकक्षों के लिए तुलनीय है।

इस वर्ष, क्वांटम कम्युनिकेशंस को एक सौ मिलियन रूबल का निवेश प्राप्त हुआ। इस पैसे से कंपनी को अंतरराष्ट्रीय बाजार में उत्पाद लाने में मदद मिलेगी। उनमें से कुछ तृतीय-पक्ष परियोजनाओं के विकास के लिए जाएंगे। विशेष रूप से, वितरित डेटा केंद्रों के लिए क्वांटम नियंत्रण प्रणाली का निर्माण। टीम मॉड्यूलर सिस्टम पर निर्भर करती है जो मौजूदा आईटी इन्फ्रास्ट्रक्चर में एकीकृत हो सकती है।

भविष्य में, क्वांटम डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम एक नए प्रकार के बुनियादी ढांचे का आधार बन जाएगा। एसडीएन नेटवर्क दिखाई देगा कि डेटा की सुरक्षा के लिए पारंपरिक एन्क्रिप्शन के साथ युग्मित क्वांटम कुंजी वितरण प्रणाली का उपयोग करें।

सीमित अवधि के साथ जानकारी की सुरक्षा के लिए गणितीय क्रिप्टोग्राफी का उपयोग जारी रहेगा, और क्वांटम विधियों को उन क्षेत्रों में अपना स्थान मिलेगा जहां डेटा की अधिक सुरक्षा की आवश्यकता होती है।

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