ITMO યુનિવર્સિટી ખાતે ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન્સ - અનહેકેબલ ડેટા ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ્સનો પ્રોજેક્ટ

ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન્સ એન્ટરપ્રાઈઝ એન્ક્રિપ્શન કી ડિસ્ટ્રિબ્યુશન સિસ્ટમ્સ બનાવે છે. તેમની મુખ્ય લાક્ષણિકતા "વાયરટેપીંગ" ની અશક્યતા છે.

રામ /વિકિમીડિયા/ સીસી બાય-એસએ

ક્વોન્ટમ નેટવર્ક્સ શા માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે?

ડેટા સુરક્ષિત ગણવામાં આવે છે જો તેનો ડિક્રિપ્શન સમય નોંધપાત્ર રીતે તેની "સમાપ્તિ તારીખ" કરતાં વધી જાય. આજે, આ સ્થિતિ પૂરી કરવી વધુ મુશ્કેલ બની રહી છે - આ સુપર કોમ્પ્યુટરના વિકાસને કારણે છે. થોડાં વર્ષો પહેલાં, 80 પેન્ટિયમ 4-આધારિત કમ્પ્યુટર્સનું ક્લસ્ટર "માસ્ટર્ડ" (લેખમાં પૃષ્ઠ 6) 1024-બીટ RSA એન્ક્રિપ્શન માત્ર 104 કલાકમાં.

સુપરકોમ્પ્યુટર પર, આ સમય નોંધપાત્ર રીતે ઓછો હશે, પરંતુ સમસ્યાના ઉકેલોમાંથી એક "એકદમ મજબૂત સાઇફર" હોઈ શકે છે, જેનો ખ્યાલ શેનન દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો. આવી સિસ્ટમોમાં, દરેક સંદેશ માટે કી જનરેટ થાય છે, જે અટકાવવાનું જોખમ વધારે છે.

અહીં, એક નવી પ્રકારની સંચાર લાઇન બચાવમાં આવશે - ક્વોન્ટમ નેટવર્ક્સ જે સિંગલ ફોટોનનો ઉપયોગ કરીને ડેટા (ક્રિપ્ટોગ્રાફિક કી) ટ્રાન્સમિટ કરે છે. સિગ્નલને અટકાવવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે, આ ફોટોન નાશ પામે છે, જે ચેનલમાં ઘૂસણખોરીના સંકેત તરીકે સેવા આપે છે. આવી ડેટા ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ ITMO યુનિવર્સિટી - ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન્સ ખાતેના એક નાના નવીન સાહસ દ્વારા બનાવવામાં આવી રહી છે. સુકાન પર આર્થર ગ્લેઇમ, ક્વોન્ટમ ઇન્ફર્મેશન લેબોરેટરીના વડા અને સેર્ગેઇ કોઝલોવ, ઇન્ટરનેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ફોટોનિક્સ એન્ડ ઓપ્ટોઇન્ફોર્મેટિક્સના ડિરેક્ટર છે.

ટેકનોલોજી કેવી રીતે કામ કરે છે

તે બાજુની ફ્રીક્વન્સીઝ પર ક્વોન્ટમ કમ્યુનિકેશનની પદ્ધતિ પર આધારિત છે. તેની ખાસિયત એ છે કે એકલ ફોટોન સ્ત્રોત દ્વારા સીધા ઉત્સર્જિત થતા નથી. શાસ્ત્રીય કઠોળના તબક્કાના મોડ્યુલેશનના પરિણામે તેમને બાજુની ફ્રીક્વન્સીઝ પર લઈ જવામાં આવે છે. વાહક આવર્તન અને સબફ્રીક્વન્સી વચ્ચેનો અંતરાલ આશરે 10-20 વાગ્યાનો છે. આ અભિગમ તમને 200 Mbit/s ની ઝડપે 400 મીટરથી વધુ ક્વોન્ટમ સિગ્નલ પ્રસારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

તે નીચે પ્રમાણે કાર્ય કરે છે: એક ખાસ લેસર 1550 એનએમની તરંગલંબાઇ સાથે પલ્સ જનરેટ કરે છે અને તેને ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ફેઝ મોડ્યુલેટરને મોકલે છે. મોડ્યુલેશન પછી, બે બાજુ ફ્રીક્વન્સીઝ દેખાય છે જે મોડ્યુલેટિંગ રેડિયો સિગ્નલની માત્રા દ્વારા વાહકથી અલગ પડે છે.

આગળ, ફેઝ શિફ્ટનો ઉપયોગ કરીને, સિગ્નલ બીટ-બાય-બીટ એન્કોડ કરવામાં આવે છે અને પ્રાપ્ત બાજુ પર પ્રસારિત થાય છે. જ્યારે તે રીસીવર સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સ્પેક્ટ્રલ ફિલ્ટર સાઇડબેન્ડ સિગ્નલ (ફોટોન ડિટેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને) બહાર કાઢે છે, રી-ફેઝ મોડ્યુલેટ કરે છે અને ડેટાને ડિક્રિપ્ટ કરે છે.

સુરક્ષિત કનેક્શન સ્થાપિત કરવા માટે જરૂરી માહિતીની આપલે ખુલ્લી ચેનલ પર થાય છે. ટ્રાન્સમિટિંગ અને રીસીવિંગ મોડ્યુલોમાં "કાચી" કી એક સાથે જનરેટ થાય છે. તેના માટે ભૂલ દરની ગણતરી કરવામાં આવે છે, જે બતાવે છે કે નેટવર્કને વાયરટેપ કરવાનો પ્રયાસ થયો હતો કે કેમ. જો બધું વ્યવસ્થિત હોય, તો ભૂલો સુધારી દેવામાં આવે છે, અને ટ્રાન્સમિટિંગ અને રીસીવિંગ મોડ્યુલોમાં ગુપ્ત ક્રિપ્ટોગ્રાફિક કી જનરેટ થાય છે.

Pxઅહીં /પીડી

શું કરવાનું બાકી છે

ક્વોન્ટમ નેટવર્ક્સની સૈદ્ધાંતિક "અનહેકેબિલિટી" હોવા છતાં, તેઓ હજુ સુધી સંપૂર્ણ સંકેતલિપી સુરક્ષા પ્રદાન કરતા નથી. સાધનોની સલામતી પર મજબૂત અસર પડે છે. થોડા વર્ષો પહેલા, વોટરલૂ યુનિવર્સિટીના એન્જિનિયરોના એક જૂથે એક નબળાઈ શોધી કાઢી હતી જે ક્વોન્ટમ નેટવર્કમાં ડેટાને અટકાવી શકે છે. તે ફોટોડિટેક્ટરને "અંધ" કરવાની સંભાવના સાથે સંકળાયેલું હતું. જો તમે ડિટેક્ટર પર તેજસ્વી પ્રકાશ પાડો છો, તો તે સંતૃપ્ત થઈ જાય છે અને ફોટોન નોંધવાનું બંધ કરે છે. પછી, પ્રકાશની તીવ્રતા બદલીને, તમે સેન્સરને નિયંત્રિત કરી શકો છો અને સિસ્ટમને મૂર્ખ બનાવી શકો છો.

આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, રીસીવરોના સંચાલનના સિદ્ધાંતો બદલવા પડશે. સંરક્ષિત ઉપકરણો માટે પહેલેથી જ એક યોજના છે જે ડિટેક્ટર પરના હુમલાઓ પ્રત્યે સંવેદનશીલ નથી - આ ડિટેક્ટર ફક્ત તેમાં શામેલ નથી. પરંતુ આવા ઉકેલો ક્વોન્ટમ સિસ્ટમ્સના અમલીકરણની કિંમતમાં વધારો કરે છે અને હજુ સુધી પ્રયોગશાળાથી આગળ વધ્યા નથી.

“અમારી ટીમ પણ આ દિશામાં કામ કરી રહી છે. અમે કેનેડિયન નિષ્ણાતો અને અન્ય વિદેશી અને રશિયન જૂથો સાથે સહકાર કરીએ છીએ. જો આપણે હાર્ડવેર સ્તરે નબળાઈઓને બંધ કરવાનું મેનેજ કરીશું, તો ક્વોન્ટમ નેટવર્ક્સ વ્યાપક બનશે અને નવી ટેક્નોલોજીઓનું પરીક્ષણ કરવા માટેનું પરીક્ષણ સ્થળ બનશે,” આર્થર ગ્લેઈમ કહે છે.

પ્રોસ્પેક્ટ્સ

વધુ ને વધુ સ્થાનિક કંપનીઓ ક્વોન્ટમ સોલ્યુશન્સમાં રસ દાખવી રહી છે. માત્ર ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન્સ એલએલસી વાર્ષિક પાંચ ડેટા ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ સાથે ગ્રાહકોને સપ્લાય કરે છે. રેન્જ (10 થી 200 કિમી સુધી)ના આધારે સાધનોના એક સેટની કિંમત 10-12 મિલિયન રુબેલ્સ છે. કિંમત વધુ સાધારણ પ્રદર્શન પરિમાણો સાથે વિદેશી એનાલોગ સાથે તુલનાત્મક છે.

આ વર્ષે, ક્વોન્ટમ કોમ્યુનિકેશન્સને સો મિલિયન રુબેલ્સની રકમમાં રોકાણ પ્રાપ્ત થયું. આ નાણાં કંપનીને ઉત્પાદનને આંતરરાષ્ટ્રીય બજારમાં લાવવામાં મદદ કરશે. તેમાંથી કેટલાક તૃતીય-પક્ષ પ્રોજેક્ટ્સના વિકાસમાં જશે. ખાસ કરીને, વિતરિત ડેટા કેન્દ્રો માટે ક્વોન્ટમ કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સની રચના. ટીમ મોડ્યુલર સિસ્ટમ્સ પર આધાર રાખે છે જેને હાલના IT ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરમાં એકીકૃત કરી શકાય છે.

ક્વોન્ટમ ડેટા ટ્રાન્સમિશન સિસ્ટમ્સ ભવિષ્યમાં નવા પ્રકારના ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરનો આધાર બનશે. SDN નેટવર્ક દેખાશે જે ડેટાને સુરક્ષિત રાખવા માટે પરંપરાગત એન્ક્રિપ્શન સાથે જોડી ક્વોન્ટમ કી વિતરણ પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરે છે.

ગાણિતિક ક્રિપ્ટોગ્રાફીનો ઉપયોગ મર્યાદિત ગોપનીયતા સમયગાળા સાથે માહિતીને સુરક્ષિત રાખવા માટે ચાલુ રહેશે, અને ક્વોન્ટમ પધ્ધતિઓ તેમના વિશિષ્ટ ક્ષેત્રોને શોધી કાઢશે જ્યાં વધુ મજબૂત ડેટા સુરક્ષા જરૂરી છે.

હેબ્રે પરના અમારા બ્લોગમાં:

• સ્માર્ટ સ્ટેથોસ્કોપ - ITMO યુનિવર્સિટી એક્સિલરેટરનો સ્ટાર્ટઅપ પ્રોજેક્ટ
• ITMO યુનિવર્સિટી કેવી રીતે કાર્ય કરે છે: સાયબર-ફિઝિકલ સિસ્ટમ્સની અમારી લેબોરેટરીનો પ્રવાસ
• તંદુરસ્ત આહાર માટે કોકટેલ - તે ITMO યુનિવર્સિટી એક્સિલરેટરના સ્ટાર્ટઅપ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યું છે

સોર્સ: www.habr.com