आईटीएमओ विश्वविद्यालय में क्वांटम संचार - अनहैकेबल डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम की एक परियोजना

क्वांटम कम्युनिकेशंस उद्यम एन्क्रिप्शन कुंजी वितरण प्रणाली बनाता है। उनकी मुख्य विशेषता "वायरटैपिंग" की असंभवता है।

रमा /विकिमीडिया/ सीसी द्वारा एसए

क्वांटम नेटवर्क का उपयोग क्यों किया जा रहा है?

डेटा को सुरक्षित माना जाता है यदि इसका डिक्रिप्शन समय इसकी "समाप्ति तिथि" से काफी अधिक हो जाता है। आज इस शर्त को पूरा करना कठिन होता जा रहा है - इसका कारण सुपर कंप्यूटर का विकास है। अभी कुछ साल पहले, 80 पेंटियम 4-आधारित कंप्यूटरों के एक समूह ने "महारत हासिल" की थी (लेख में पेज 6) 1024-बिट आरएसए एन्क्रिप्शन केवल 104 घंटों में।

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

यहां, एक नई प्रकार की संचार लाइन बचाव के लिए आएगी - क्वांटम नेटवर्क जो एकल फोटॉन का उपयोग करके डेटा (क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजी) संचारित करते हैं। किसी सिग्नल को रोकने की कोशिश करते समय, ये फोटॉन नष्ट हो जाते हैं, जो चैनल में घुसपैठ के संकेत के रूप में कार्य करता है। ऐसी डेटा ट्रांसमिशन प्रणाली ITMO यूनिवर्सिटी - क्वांटम कम्युनिकेशंस में एक छोटे नवोन्वेषी उद्यम द्वारा बनाई जा रही है। शीर्ष पर क्वांटम सूचना प्रयोगशाला के प्रमुख आर्थर ग्लीम और इंटरनेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ फोटोनिक्स एंड ऑप्टोइंफॉर्मेटिक्स के निदेशक सर्गेई कोज़लोव हैं।

तकनीक कैसे काम करती है

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

यह निम्नानुसार काम करता है: एक विशेष लेजर 1550 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ एक पल्स उत्पन्न करता है और इसे इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल चरण मॉड्यूलेटर को भेजता है। मॉड्यूलेशन के बाद, दो पार्श्व आवृत्तियाँ दिखाई देती हैं जो मॉड्यूलेटिंग रेडियो सिग्नल की मात्रा से वाहक से भिन्न होती हैं।

इसके बाद, चरण बदलावों का उपयोग करके, सिग्नल को बिट-दर-बिट एन्कोड किया जाता है और प्राप्तकर्ता पक्ष को प्रेषित किया जाता है। जब यह रिसीवर तक पहुंचता है, तो स्पेक्ट्रल फ़िल्टर साइडबैंड सिग्नल (फोटॉन डिटेक्टर का उपयोग करके) निकालता है, डेटा को फिर से चरणबद्ध करता है और डिक्रिप्ट करता है।

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

PxHere /पीडी

क्या करना बाकी है

क्वांटम नेटवर्क की सैद्धांतिक "अनहैकबिलिटी" के बावजूद, वे अभी तक पूर्ण क्रिप्टोग्राफ़िक सुरक्षा प्रदान नहीं करते हैं। उपकरण का सुरक्षा पर गहरा प्रभाव पड़ता है। कुछ साल पहले, वाटरलू विश्वविद्यालय के इंजीनियरों के एक समूह ने एक भेद्यता की खोज की थी जो क्वांटम नेटवर्क में डेटा को इंटरसेप्ट करने की अनुमति दे सकती थी। यह फोटोडिटेक्टर को "अंधा" करने की संभावना से जुड़ा था। यदि आप डिटेक्टर पर तेज रोशनी डालते हैं, तो यह संतृप्त हो जाता है और फोटॉनों को पंजीकृत करना बंद कर देता है। फिर, प्रकाश की तीव्रता को बदलकर, आप सेंसर को नियंत्रित कर सकते हैं और सिस्टम को मूर्ख बना सकते हैं।

इस समस्या को हल करने के लिए रिसीवरों के संचालन के सिद्धांतों को बदलना होगा। संरक्षित उपकरणों के लिए पहले से ही एक योजना है जो डिटेक्टरों पर हमलों के प्रति असंवेदनशील है - ये डिटेक्टर बस इसमें शामिल नहीं हैं। लेकिन ऐसे समाधान क्वांटम सिस्टम को लागू करने की लागत को बढ़ाते हैं और अभी तक प्रयोगशाला से आगे नहीं बढ़ पाए हैं।

''हमारी टीम भी इस दिशा में काम कर रही है. हम कनाडाई विशेषज्ञों और अन्य विदेशी और रूसी समूहों के साथ सहयोग करते हैं। यदि हम हार्डवेयर स्तर पर कमजोरियों को बंद करने का प्रबंधन करते हैं, तो क्वांटम नेटवर्क व्यापक हो जाएंगे और नई प्रौद्योगिकियों के परीक्षण के लिए एक परीक्षण मैदान बन जाएंगे, ”आर्थर ग्लीम कहते हैं।

संभावना

अधिक से अधिक घरेलू कंपनियाँ क्वांटम समाधानों में रुचि दिखा रही हैं। केवल क्वांटम कम्युनिकेशंस एलएलसी ग्राहकों को सालाना पांच डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम की आपूर्ति करता है। रेंज (10 से 200 किमी तक) के आधार पर उपकरण के एक सेट की लागत 10-12 मिलियन रूबल है। कीमत अधिक मामूली प्रदर्शन मापदंडों के साथ विदेशी एनालॉग्स के बराबर है।

इस वर्ष, क्वांटम कम्युनिकेशंस को एक सौ मिलियन रूबल की राशि में निवेश प्राप्त हुआ। इस पैसे से कंपनी को उत्पाद को अंतरराष्ट्रीय बाजार में लाने में मदद मिलेगी। उनमें से कुछ तीसरे पक्ष की परियोजनाओं के विकास में जाएंगे। विशेष रूप से, वितरित डेटा केंद्रों के लिए क्वांटम नियंत्रण प्रणालियों का निर्माण। टीम मॉड्यूलर सिस्टम पर निर्भर करती है जिसे मौजूदा आईटी बुनियादी ढांचे में एकीकृत किया जा सकता है।

क्वांटम डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम भविष्य में एक नए प्रकार के बुनियादी ढांचे का आधार बन जाएगा। एसडीएन नेटवर्क दिखाई देंगे जो डेटा की सुरक्षा के लिए पारंपरिक एन्क्रिप्शन के साथ जोड़ी गई क्वांटम कुंजी वितरण प्रणालियों का उपयोग करते हैं।

सीमित गोपनीयता अवधि के साथ जानकारी की सुरक्षा के लिए गणितीय क्रिप्टोग्राफी का उपयोग जारी रहेगा, और क्वांटम विधियां उन क्षेत्रों में अपना स्थान तलाश लेंगी जहां अधिक मजबूत डेटा सुरक्षा की आवश्यकता है।

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स्रोत: www.habr.com