התקשורת המוצפנת של העיר העתידית

This post is also available in: English (אנגלית)

אלגוריתמים מתמטיים משמשים להצפנת הודעות סמס, העברות בנקאיות ומידע בריאותי. כדי ליירט את ההודעות המוצפנות יש לגלות את האלגוריתם המדויק בו השתמשו להצפנת הנתונים. מהלך זה הוא קשה לביצוע כיום אבל צפוי שיהפוך לפשוט יותר בעשור הקרוב, עם העליה בעוצמת המחשבים.

מתוך הנחה שהאלגוריתמים הקיימים לא יפעלו בצורה טובה בעתיד, תשומת לב רבה מופנית לטכניקות הצפנה חזקות יותר כדוגמת הקוונטום, המשתמשת בתכונות של חלקיקי אור כדי לקודד ולשלוח את המפתח הנדרש לפיענוח נתונים מקודדים.

בפעם הראשונה, חוקרים הצליחו לשלוח הודעה מאובטחת-קוונטום הכוללת יותר מ-1 ביט של מידע לפוטון דרך האוויר מעל סביבה עירונית. ההדגמה הוכיחה שיום אחד ניתן יהיה להשתמש בתקשורת קוונטום בעלת יכולת גבוהה ומיועדת לחלל ריק כדי ליצור קשר מאובטח ברמה גבוהה בין רשתות מבוססות-קרקע ללויינים, שזו הדרישה ליצירת רשת הצפנת קוונטום גלובלית.

לפי אתר האגודה האופטית OSA, הצפנת קוונטום משתמשת בפוטונים כדי לקודד מידע בצורת ביטים של קוונטום. בצורה הפשוטה ביותר, המכונה הצפנת 2D, כל פוטון מקודד ביט אחד: 1 או 0. המדענים הוכיחו שפוטון יחיד מסוגל לקודד מידע רב יותר, כלומר הצפנת קוונטום במימד גבוה, אך עד עכשיו הדבר לא הודגם בתקשורת אופטית בחלל חופשי בתנאי מציאות בעולם האמיתי.

"העבודה שלנו היא הראשונה שהצליחה לשלוח הודעות באופן מאובטח באמצעות הצפנת קוונטום במימד גבוה בתנאי עיר אמיתית, כולל מערבולות," לדברי החוקר העומד בראש קבוצת המחקר, אברהים כרימי, מאוניברסיטת אוטווה בקנדה. "התקשורת המאובטחת שהדגמנו עשויה לחבר בין כדור הארץ ל

ללווינים, לחבר באופן מאובטח מקומות בהם יקר מידי להתקין סיבים, או לשמש להצפנת תקשורת עם עצמים ניידים כמו מטוסים."

החוקרים הדגימו הצפנת קוונטום 4D על רשת חלל פתוח המתפרסת למרחק של 0.3 ק"מ בין בניינים באוניברסיטה.

בנוסף לשיגור מידע רב יותר לכל פוטון, ההצפנה במימד גבוה מסוגלת להתמודד עם יותר רעש משבש אותות לפני שהשידור הופך לבלתי מאובטח. רעש כזה נובע ממערבולות אוויר, כשלים אלקטרוניים, גלאים שאינם פועלים כראוי או נסיונות ליירט את הנתונים. "סף הרעש הגבוה יותר פירושו שכאשר נכשלת הצפנת 2D ניתן לנסות ליישם את ה-4Dת שהוא בעקרון מאובטח יותר ועמיד לרעש", לדברי כרימי.

למרות שהצפנת קוונטום כבר יושמה ברשתות קטנות מקומיות, יישום גלובלי ידרוש משלוח הודעות מוצפנות בין תחנות קרקעיות ורשתות תקשורת קוונטום מבוססות לווין שיחברו ערים ומדינות.

ניסויים אופקיים דרך האוויר יכולים לשמש לסימולציה של משלוח אותות ללווינים, עם כ-3 ק"מ אופקי השווה למשלוח אות דרך האטמוספירה של כדור הארץ ללווין.

החוקרים מתכננים ליישם את תוכניתם לרשת שכוללת שלושה קישורים במרחק 5.6 ק"מ זה מזה. בסופו של דבר הם שואפים לחבר את הרשת הזו לרשת הקיימת בעיר.