Квантовые технологи. Полная защита от взлома и безопасные компьютерные сети

Эпоха, когда привычный взлом станет недоступен, может скоро наступить, так как мир квантовой физики используется для создания самых безопасных микросхем из когда-либо созданных. Инновации разрабатываются в рамках инициативы Quantum Flagship ЕС, стоимостью 1 млрд. евро, и обещают революцию в уровнях конфиденциальности цифровой жизни.

Квантовая физика ‒ это наука о крошечных частицах, которые ведут себя непредсказуемым образом. Представленные концепции кажутся странными ‒ например, объект представляет собой две вещи одновременно или телепортируется прямо в лаборатории. «Квант ‒ это всегда странно, и тем более странно, если вы встретились с ним в мире физики», ‒ признается Роб Тью, физик из Женевского университета. Его определение? Квант ‒ это «один объект, один атом или один фотон, одна частица света».

Ученые теперь научились контролировать и манипулировать этими «объектами», что должно привести к появлению новых впечатляющих технологий. В частности, квант послужил основой для разработки так называемых квантовых генераторов случайных чисел, которые используют проверенное, совершенно случайное поведение квантовых объектов для генерации совершенно случайных чисел.

Компьютеры и взломщики кодов

Вся компьютерная безопасность основана на случайных числах, но обычные вычисления не способны генерировать случайные числа такой же чистоты, как квантовые объекты, а это означает, что хакеры, нарушающие код, могут предсказывать результаты и разрушать барьеры безопасности. Хуго Збинден, специалист по квантовой физике в Женевском университете, возглавляет проект под названием QRANGE, целью которого является сделать квантовые генераторы случайных чисел меньше, быстрее и дешевле, чтобы их можно было легко интегрировать в повседневные цифровые устройства.

Он показывает нам крошечный чип, который он описывает как «генератор квантовых случайных чисел, который генерирует миллионы бит в секунду и может быть интегрирован в цифровую технику и использоваться в программном обеспечении.

Новые чипы генерируют случайные числа, стреляя крошечным лазером по двум целям. Никто не может сказать, какую цель они поразят. «Сам чип будет интегрирован в более сложную систему, и в реализации этого проекта есть некоторые проблемы. Но основы, физика, не поддаются взлому», ‒ говорит Збинден.

Тем временем в Барселоне ученые работают над следующим шагом -квантовым интернетом. В Институте фотонных наук ICFO команда ученых показала прототип нового вида сети, где сообщения отправляются через несколько фотонов, и любая попытка перехватить связь всегда будет обнаружена.

Аппаратное обеспечение для создания квантового интернета еще не является надежным, сертифицированным и достаточно компактным, чтобы можно было развернуть эту технологию, и существуют проблемы с отправкой сообщений на очень большие расстояния.

Тем не менее, наука о распределении квантовых ключей, в которых генерируется ключ, генерируемый квантовым случайным числом для того, чтобы разблокировать данные, которыми обмениваются традиционным способом, обещает многое с точки зрения создания сверхзащищенного Интернета. «Ваши данные будут защищены, например, ваши финансовые данные и данные о состоянии вашего здоровья. Также с точки зрения защиты и безопасности будет существенное преимущество, не говоря уже о защите электрических сетей или транспортных сетей», ‒ объясняет Валерио Прунери, координатор проекта CiViQ в ICFO / ICREA. Предприятия строятся вокруг этой новой квантовой технологии по мере ее продвижения от лаборатории к рынку, включая Quside, основанную выпускником Quantum Flagship Карлосом Абелланом. Он говорит, что нам следует ожидать повсюду внедрение генераторов квантовых случайных чисел: «Примером является интеграция этих чипов в технологии серверного типа для обеспечения безопасности в центрах обработки данных, а другие примеры включают в себя подключенные автомобили, сети устройств Интернета и даже мобильные телефоны, которые постепенно увидят интеграцию этих технологий».

По словам Роба Тью, этот процесс исследования, разработки и развертывания делает квантовую технологию быстро развивающейся областью: «Действительно, когда-нибудь вы сможете пойти в лабораторию и заставить что-то на квантовом уровне функционировать так, как вы хотите, а затем положить его в коробку и передать потенциальному клиенту или продать эту коробку кому-то, кто может выполнить какое-то приложение, которое реально повлияет на чью-то жизнь.