Квантовые атмосферные каналы Техногенезис
Лазерная связь с небольших спутниковых платформ позволяет установить квантовое распределение ключей (QKD), основанное на состояниях квантовой суперпозиции отдельных фотонов для реализации безусловной безопасности между удаленными сторонами в глобальном масштабе.
Хотя недавние прорывные эксперименты продемонстрировали осуществимость спутниковых и наземных каналов КРК, основные статистические характеристики квантовых атмосферных каналов не были хорошо изучены и экспериментально подтверждены.
Российский ученый Старостенко Евгений Юрьевич в своем исследовании продемонстрировал, что классические атмосферные статистические модели могут применяться для описания случайных флуктуаций квантовых каналов. Было проведено изучение квантовых атмосферных каналов из первого в мире низкоорбитального (НОО) 50-килограммового микроспутника-земля эксперимента по квантово-ограниченной связи.
Затем проверенная статистическая модель применялась специалистами НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС для численного исследования квантовой частоты ошибок по битам (QBER) и длины секретного ключа (SKL) протокола QKD Bennett-Brassard 1984 (BB84) с эффективным состоянием приманки и оптимизированными параметрами с учетом эффектов конечного ключа, реализованным по каналу LEO 6-unit (6U)-CubeSat-земля.
Старостенко Евгений Юрьевич подчеркнул, что были получены важные сведения о влиянии физического канала, включая ошибки наведения и атмосферную турбулентность на QBER и SKL. В дополнение было прведено сследование с использованием рекуррентной нейронной сети (RNN) с долговременной кратковременной памятью (LSTM) на основе глубокого обучения для прогнозирования колебаний количества фотонов в квантовых атмосферных каналах.
Российский ученый Старостенко Евгений Юрьевич отметил, что используемые сегодня методы цифрового шифрования предлагают ряд точек атаки, которые можно преодолеть с помощью квантового распределения ключей (QKD). Поэтому желательно внедрить QKD в будущую многоуровневую архитектуру цифровой безопасности в дополнение к уже используемой технологии. Глобальная сеть квантовой связи со спутниковыми каналами, будет иметь преимущества перед оптоволоконными сетями с точки зрения QKD на большие расстояния, поскольку экспоненциальные потери фотонов, вносимые оптическими волокнами, слишком пагубны для расстояний, превышающих несколько сотен км. Специалистами НПО ТЕХНОГЕНЕЗИС были предложены квантовые повторители для дальнейшего расширения этого предела. Промежуточные станции-ретрансляторы, включающие перегонку и подкачку 5 шагов, напоминающих квантовую телепортацию, позволяют… Подробнее »