211service.com
USA får äntligen ett hackersäkert kvantnätverk som folk kan använda
University of Chicago
För några år sedan läckte Edward Snowden, en entreprenör som arbetar för US National Security Agency, dokument som visade på hur underrättelsetjänster spionerade på vår data. En av de mest slående avslöjandena var att spioner hade kopplat in fiberoptiska kablar för att övervaka de enorma mängderna information som flödade genom dem.
Snowdens avslöjanden har sporrat försök att utnyttja kvantvetenskapens nästan mystiska egenskaper för att göra sådan hacking omöjlig. Nu finns det tecken på framsteg.
En startup som heter Quantum Xchange säger att de har träffat en överenskommelse som ger den tillgång till 500 miles (805 kilometer) fiberoptisk kabel som löper längs USA:s östkust för att skapa vad den hävdar kommer att bli landets första kvantnyckeldistribution (QKD) nätverk.
Denna vecka tillkännagav också University of Chicago, Argonne National Laboratory och Fermi National Accelerator Laboratory ett joint venture för att skapa en testbädd för ett tillvägagångssätt för säker datakommunikation med hjälp av kvantteleportation.
QKD-metoden som används av Quantum Xchange fungerar genom att skicka ett kodat meddelande i klassiska bitar medan nycklarna för att avkoda det skickas i form av kvantbitar, eller qubits. Dessa är vanligtvis fotoner, som lätt färdas längs fiberoptiska kablar. Det fina med detta tillvägagångssätt är att varje försök att snoka på en qubit omedelbart förstör dess känsliga kvanttillstånd, utplånar informationen den bär och lämnar ett tydligt tecken på ett intrång.
Den första delen av nätverket, som förbinder New York City med New Jersey, kommer att tillåta banker och andra företag att skicka information mellan kontor på Manhattan och datacenter och andra platser utanför staden.
Att skicka kvantnycklar över långa avstånd kräver dock betrodda noder, som liknar repeaters som förstärker signalerna i en vanlig datakabel. Quantum Xchange säger att det kommer att ha 13 av dessa längs hela sitt nätverk. Vid noder dekrypteras nycklar till klassiska bitar och returneras sedan till ett kvanttillstånd för vidare överföring. I teorin kan en hackare stjäla dem medan de är kortvarigt sårbara.
Kvantteleportering eliminerar denna risk genom att utnyttja ett fenomen som kallas entanglement. Detta involverar att skapa ett par qubits - återigen, vanligtvis fotoner - i ett enda kvanttillstånd. En förändring i en foton påverkar omedelbart tillståndet för den länkade, även om de är mycket långt borta från varandra. I teorin är dataöverföring baserad på detta fenomen ohackbar eftersom manipulering med en av qubitarna förstör deras kvanttillstånd. (För en mer detaljerad beskrivning av kvantteleportation, se Inside Europe’s quest to build a unhackable quantum internet.)
Utmaningarna med att få detta att fungera i praktiken är enorma, och tillvägagångssättet är fortfarande begränsat till vetenskapliga laboratorier. Att skicka in en foton i en fiberbit är ingen stor sak, säger David Awschalom, professor vid University of Chicago, men att skapa och upprätthålla intrassling är verkligen utmanande. Det gäller särskilt över långväga kabelnätverk.
David Awschalom University of Chicago
Awschalom leder initiativet som involverar universitetet och de nationella laboratorierna. Syftet, säger han, är att testbädden möjliggör en plug-and-play-metod som låter forskare utvärdera olika tekniker för att trassla in och skicka ut qubits.
Testbädden, som kommer att byggas med flera miljoner dollar från det amerikanska energidepartementet och använda en 30 mil lång fiberoptisk kabel som löper mellan labben, kommer att drivas av medlemmar i Chicago Quantum Exchange, som samlar 70 forskare och ingenjörer från de tre institutionerna.
Både Europa och Kina experimenterar också med kvantkommunikationsnätverk. Awschalom tycker att det är bra med sund konkurrens på fältet. Andra länder har drivit framåt för att bygga [kvant]infrastruktur, säger han. Nu ska vi göra detsamma.