Российские физики ускорили исправление ошибок при квантовой передаче ключей

Российские физики ускорили исправление ошибок при квантовой передаче ключей

Российские физики разработали новый способ устранения ошибок, возникающих при передачи информации по квантовым каналам связи. Этот способ требует на 30 процентов меньше циклов проверок, чем при стандартном «слепом» методе, и раскрывает меньше подробностей о передаваемых ключах. Статья опубликована в Physical Review Applied.

Задача квантовой криптографии обычно заключается в передаче ключа шифрования — последовательности битов, с помощью которой можно надежно зашифровать сообщения, передаваемые по обычным каналам связи. Особенность квантовых каналов заключается в том, что при попытке перехватить информацию злоумышленник должен произвести измерения над квантовым объектом, что неизбежно приводит к нарушению квантового состояния системы. Из-за этого принятая последовательность битов будет отличаться от отправленной, и это отличие легко выявить с помощью проверки по классическим каналам. Тем не менее, при такой проверке участникам приходится обмениваться некоторой информацией об исходном ключе, что замедляет процесс передачи и делает его менее надежным.

С другой стороны, в реальности при передаче информации по квантовым каналам ошибки могут возникать самопроизвольно, даже при отсутствии попыток злоумышленника перехватить сигнал. Поэтому стадию сверки ключей пропустить нельзя. Более того, иногда для исправления ошибок необходимо несколько циклов проверок. Например, при использовании популярного итеративного метода «Каскад», основанного на сравнении четности переданных и принятых сообщений, число циклов связи по классическому каналу может достигать тридцати. Для ускорения передачи ключа и снижения возможностей его компрометации разрабатываются другие методы.

Один из таких методов предложили в своей работе ученые из РКЦ. Этот метод основывается на методе «слепой» сверки и заключается в следующем. Для начала каждая из сторон модифицирует имеющийся у нее ключ, дополняя его последовательностями битов, в совпадении которых они точно уверены, и последовательностями случайно сгенерированных символов. Затем они вычисляют специальную характеристику (синдром) расширенного ключа и одновременно пересылают ее по классическому каналу другой стороне. Сравнивая синдромы ключей, можно определить, были ли допущены ошибки при пересылке по квантовому каналу, а в некоторых случаях их даже удается исправить. Если однозначной уверенности в совпадении ключей нет, каждая из сторон пересылает немного информации об имеющемся у нее коде и повторяет ту же последовательность действий.

Таким образом ученым удалось снизить число проверок по сравнению со стандартным «слепым» методом, при котором стороны обмениваются информацией строго последовательно. При новом методе число циклов связи по классическому каналу в среднем оказалось на 30 процентов меньше, чем у старого. Кроме того, при росте помех в канале число циклов выходит на постоянную величину и практически не зависит от частоты ошибок в битах.

В прошлом году физики из РКЦ запустили первую в России линию квантовой связи в городских условиях, по которой отделения «Газпромбанка» обменялись ключами шифрования. Ученые уже проверили возможности нового метода на этой линии и убедились в его работоспособности.

Более подробно о том, как работает квантовая криптография, вы можете прочитать в нашем интервью с учеными из РКЦ. Кстати, один из ученых, у которого мы брали интервью, является соавтором новой статьи.

Дмитрий Трунин

N+1

Похожие новости:
Ученые доказали возможность путешествия во времени
Многие из нас зачитывались в детстве Гербертом Уэллсом, а именно его самым известным произведением "Машина времени". Сейчас, когда мы повзрослели, путешествие во времени уже кажется нереальным и невозможным, но так ли это? Если верить физике, то путешествие во времени не опровергаются теорией относительности Энштейна. Следуя из теории, время ..
2011-10-15 5313 6 Научные открытия
1
Ученые доказали, что радиация даже в малых дозах – вредна
В последнее время нас все больше убеждают в том, что радиационный фон существующий на нашей планете – безвреден, но так это? За последние годы радиационный фон сильно вырос и продолжает расти, пик роста составил в середине 20го века, когда велось активное испытание радиационного оружия. ..
2011-10-15 2177 0 Научные открытия
0
Ученые опровергли миф о "пивном животе"
Ученый из Японии Хироцугу Уесима доказал, что потребление пива никак не влияет на появление у мужчин среднего возраста так называемого "пивного живота".Результаты работы были представлены на научной конференции по наркотической и алкогольной зависимости в Нагое.В течение четырех лет (с 2005 по 2008 год) ..
2011-10-15 1961 0 Научные открытия
-1
С помощью компьютерной мыши научились управлять живой
Этот эксперимент может помочь тем, кто болен эпилепсией или перенёс инсульт. На белой крысе по имени Эксперимент-47 моделируется ситуация: мозжечок разрушен болезнью, двигательные функции нарушены. Крысе вживляют электрод, который будет передавать импульсы мозга на микрочип. ..
2011-10-15 2200 0 Научные открытия
0
Найден ген, который отличает нас от приматов
За последние 3 миллиона лет, ген SRGAP2, который содержится исключительно в геноме человека был продублирован несколько раз. Данное наблюдение сделала ведущий ученый из Университета Вашингтонав городе Сиэттл, Меган Дэннис. Ученая вместе со своими коллегами смогла доказать, что увеличения количества ..
2011-10-16 2075 0 Научные открытия
-1
Ученые узнали, где гнездится жадность и алчность
Вещественное доказательство теории Зигмунда Фрейда о борьбе между бессознательными импульсами и моральными установками внутри личности предоставили на прошлой неделе ученые из университетов Цюриха и Базеля. Их исследование о личной выгоде индивидуума, точнее - тенденции к алчности, и ее взаимодействия с понятиями о справедливости, ..
2011-10-16 3251 0 Научные открытия
0
Бактерии на дне морей образуют энергетический суперорганизм
Ученые доказали, что бактерии, обитающие в слое отложений на дне морей и океанов, образуют "суперорганизм", благодаря чему оказываются способны передавать друг другу энергию питательных веществ на больше расстояния, и полагают, что это открытие может быть использовано для выработки электроэнергии, сообщается ..
2011-10-16 2348 0 Научные открытия
0
Найдена критическая точка в эволюции мышления
Исследователи обнаружили 100000-летнюю художественную мастерскую в Южной Африке, в которой трудились первобытные хомо сапиенс и в которой уже умели окрашивать изделия охрой- самой примитивной формой краски. До сих пор считалось, что охра, которая является по существу только красочной грязью, начала ..
2011-10-16 1802 0 Научные открытия
0
К вопросу о сверхсветовой скорости движения нейтрино
Недавно в СМИ появилась информация о наблюдениях сверхсветовой скорости движения нейтрино. Как отмечалось, в среднем скорость нейтрино превышала скорость света на 0.00248 %, что составляет 7435 м/c. По мнению некоторых, это подрывает устои теории относительности. Предлагаем следующее объяснение наблюдаемым фактам, ..
2011-10-16 3900 3 Научные открытия
0
В Израиле изобрели курицу без перьев
В скором времени нужда в ощипывании кур отпадет. Израильские ученые из Rehovot Agronomy Institute недалеко от Тель-Авива вывели породу кур-бройлеров, которые напрочь лишены перьевого покрова. Внешним видом они напоминают «человека Платона» – двуногих существ без перьев, как пошутил ..
2011-10-19 1851 0 Научные открытия
0
Новый вид гигантского моллюска обнаружен в водах Антарктиды
Испанские исследователи обнаружили редкий вид моллюска в антарктических водах, который также имеет форму блюдца, как и моллюск обычного вида известный до настоящего времени, но более внушительной величины. Данный вид появился в водах Антарктики в значительно более отдаленной области, чем моллюски ..
2011-10-19 2461 0 Научные открытия
0
Преодоление скорости света не смогли опровергнуть
Подтверждения или опровержения «открытия века» - успешного опыта по преодолению скорости света - осталось ждать не так долго. Уже на следующей неделе, 27 октября, в Европейской организации ядерных исследований (CERN) начнется 11-дневный эксперимент, цель которого - доказать или опровергнуть данные о преодолении скорости ..
2011-10-20 3015 0 Научные открытия
-1
Физики впервые подтвердили эргодическую теорию
Физики впервые смогли экспериментально подтвердить положения эргодической теории - теории, объясняющей свойства динамических систем. Исследование сразу двух коллективов ученых появилось в журнале Angewandte Chemie. Коротко о нем пишет портал Physics World. Динамическими системами называют системы, ..
2011-10-21 1929 0 Научные открытия
0
Ученые разгадали тайну развития шизофрении
Как вы определяете, что мир вокруг вас реален? Результаты новых исследований показали, что способность человека отличить то, что происходит в реальности, от того, что он себе представляет, определяет область передней части мозга, которая образуется на поздней стадии развития эмбриона. У 27 процентов людей эта область оказывается ..
2011-10-21 3724 0 Научные открытия
1
Мы живем в мире, о котором не знаем ровным счетом ничего
Астрономы экспериментально доказали, что мы живем в мире, о котором не знаем ровным счетом ничего. За такие открытия теперь дают Нобелевскую премию. Лишь в четвертый раз в истории Нобелевской премии награду по физике присудили астрономам. Американские ученые Сол Перлмуттер, Адам Райсс и австралиец ..
2011-10-22 1932 0 Научные открытия
0