211service.com
De VS krijgt eindelijk een hackerbestendig kwantumnetwerk dat mensen kunnen gebruiken
Universiteit van Chicago
Een paar jaar geleden lekte Edward Snowden, een aannemer die voor de Amerikaanse National Security Agency werkte, documenten die aantoonden op welke manieren inlichtingendiensten onze gegevens bespioneerden. Een van de meest opvallende onthullingen was dat spionnen glasvezelkabels hadden afgetapt om de enorme hoeveelheden informatie die erdoorheen stromen te controleren.
Snowdens onthullingen hebben geleid tot pogingen om gebruik te maken van de bijna mystieke eigenschappen van de kwantumwetenschap om dergelijk hacken onmogelijk te maken. Nu zijn er tekenen van vooruitgang.
Een startup genaamd Quantum Xchange zegt dat het een deal heeft gesloten die het toegang geeft tot 500 mijl (805 kilometer) glasvezelkabel die langs de oostkust van de VS loopt om te creëren wat naar eigen zeggen de eerste kwantumsleuteldistributie (QKD) van het land zal zijn. netwerk.
Deze week hebben de Universiteit van Chicago, het Argonne National Laboratory en het Fermi National Accelerator Laboratory ook een joint venture aangekondigd om een testbed te creëren voor een aanpak om datacommunicatie te beveiligen met behulp van kwantumteleportatie.
De QKD-aanpak die door Quantum Xchange wordt gebruikt, werkt door een gecodeerd bericht in klassieke bits te verzenden, terwijl de sleutels om het te decoderen worden verzonden in de vorm van kwantumbits of qubits. Dit zijn meestal fotonen, die zich gemakkelijk langs glasvezelkabels verplaatsen. Het mooie van deze benadering is dat elke poging om op een qubit te snuffelen onmiddellijk zijn delicate kwantumtoestand vernietigt, de informatie die het bevat wegvaagt en een veelbetekenend teken van een inbraak achterlaat.
Het eerste deel van het netwerk, dat New York City met New Jersey verbindt, stelt banken en andere bedrijven in staat om informatie te verzenden tussen kantoren in Manhattan en datacenters en andere locaties buiten de stad.
Het verzenden van kwantumsleutels over lange afstanden vereist echter vertrouwde knooppunten, die vergelijkbaar zijn met repeaters die signalen in een standaard datakabel versterken. Quantum Xchange zegt dat het er 13 op zijn volledige netwerk zal hebben. Op knooppunten worden sleutels gedecodeerd in klassieke bits en vervolgens teruggebracht naar een kwantumstatus voor verdere verzending. In theorie zou een hacker ze kunnen stelen terwijl ze kortstondig kwetsbaar zijn.
Kwantumteleportatie elimineert dit risico door gebruik te maken van een fenomeen dat bekend staat als verstrengeling. Dit omvat het creëren van een paar qubits - opnieuw typisch fotonen - in een enkele kwantumtoestand. Een verandering in één foton heeft onmiddellijk invloed op de toestand van het gekoppelde foton, zelfs als ze erg ver van elkaar verwijderd zijn. In theorie is datatransmissie op basis van dit fenomeen niet te hacken omdat knoeien met een van de qubits hun kwantumtoestand vernietigt. (Voor een meer gedetailleerde beschrijving van kwantumteleportatie, zie Inside Europe's zoektocht om een onkraakbaar kwantuminternet te bouwen.)
De uitdagingen om dit in de praktijk te laten werken zijn immens, en de aanpak is nog steeds beperkt tot wetenschappelijke laboratoria. Een foton in een stuk vezel sturen is niet erg, zegt David Awschalom, een professor aan de Universiteit van Chicago, maar het creëren en in stand houden van verstrengeling is een hele uitdaging. Dat geldt met name voor kabelnetwerken over lange afstanden.
David Awschalom Universiteit van Chicago
Awschalom leidt het initiatief waarbij de universiteit en de nationale laboratoria betrokken zijn. Het doel, zegt hij, is om het testbed een plug-and-play-aanpak mogelijk te maken waarmee onderzoekers verschillende technieken kunnen evalueren voor het verstrengelen en verzenden van qubits.
Het testbed, dat zal worden gebouwd met enkele miljoenen dollars van het Amerikaanse ministerie van Energie en gebruik zal maken van een 30 mijl lange glasvezelkabel die tussen de laboratoria loopt, zal worden beheerd door leden van de Chicago Quantum Exchange, die 70 wetenschappers en ingenieurs van de drie instellingen.
Zowel Europa als China experimenteren ook met kwantumcommunicatienetwerken. Awschalom vindt het goed om gezonde concurrentie in het veld te hebben. Andere landen zijn doorgegaan met het bouwen van [kwantum]infrastructuur, zegt hij. Nu zullen we hetzelfde doen.