Квантовый интранет: Секреты Лос-Аламосской лаборатории
Квантовые сети давно привлекают специалистов потенциальными возможностями безопасной передачи данных: любая попытка «считать» состояние квантового объекта (фотона) неизбежно приведет к изменению этого состояния, поэтому незаметно «подслушать» квантовую передачу практически невозможно. Поэтому переданный по квантовому каналу «одноразовый блокнот» (ключ к шифру) способен обеспечить безопасность дальнейшей передачи зашифрованных данных по обычному каналу.
Квантовая криптография как таковая давно перекочевала из области научной фантастики в потребительский сектор: все заинтересованные лица и организации (например, банки) могут приобрести оборудование для безопасного обмена сообщениями, работающее по этому принципу. Но все подобные системы имеют существенное ограничение: они передают информацию только между двумя точками А и B, но не могут отправить его по цепочке в C, D и E, поскольку маршрутизаторы в промежуточных точках сети вынуждены прочитать сообщение — а следовательно, нарушить его целостность. Поэтому интернет до сих пор не квантовый. Ряд компаний принимает участие в гонке разработчиков квантовых маршрутизаторов, способных обойти эту проблему, но их решения на данный момент еще очень далеки от коммерческих образцов.
Однако ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США), как выяснилось, разработали альтернативный подход, позволивший им реализовать квантовую сеть, которая используется уже более двух лет.
Согласно описанию, опубликованному Ричардом Хьюзом (Richard Hughes) и его коллегами, они использовали топологию сети «звезда»: множество «лучей», на концах которых расположены рабочие станции, сходятся к единому центру — концентратору. Сам по себе этот подход не таит в себе ничего нового: сообщения, приходящие на концентратор, преобразуются в обычные биты, а затем, перед дальнейшей передачей, снова превращаются в квантовые биты (кубиты). Покуда концентратор защищен — сеть остается безопасной.
Проблема такого подхода — масштабируемость. Чем больше «лучей» у звезды, тем сложнее поддерживать все возможные соединения между двумя точками сети. Команда Хьюза преодолела это препятствие, снабдив каждый узел сети только квантовым передатчиком (то есть лазером), без громоздких и дорогостоящих детекторов фотонов. Таким образом, каждая рабочая станция может только «говорить» на квантовом языке, но не «слышит» его — возможности её «слуха» ограничены обычными битами.
Этот прием не ограничивает функциональность и безопасность сети, поскольку каждый из узлов все еще может передать концентратору «одноразовый блокнот» в виде кубитов, а затем отправлять зашифрованные сообщения по обычному каналу.
Преимущество такого подхода в том, что оборудование, которое устанавливается в каждом отдельном узле по сути не намного сложнее, чем обычный лазер, и вписывается в габариты спичечного коробка. Недостаток — наличие «ахиллесовой пяты», концентратора, от защищенности которого зависит безопасность сети в целом.
Возможно, у разработанного Хьюзом и его коллегами варианта квантового интернета есть время для того, чтобы найти свою нишу, — по крайней мере, до тех пор, пока квантовые маршрутизаторы не пройдут путь от прототипов до коммерческих образцов.
По сообщению MIT Technology Review