NEC verbetert transmissie van enkel foton

NEC laat ons in een press release weten dat het hun gelukt is om een enkele foton over een afstand van 100km te verzenden. Hiervoor werd er gebruik gemaakt van een normale glasvezelkabel, wat betekent dat deze techniek ook op bestaande netwerken kan worden toegepast. Daarnaast maakt het systeem gebruik van quantumencryptie. Hierbij wordt het foton door de zender in een bepaalde quantumstaat gecodeerd, waarna de ontvanger deze staat uitleest. Met behulp van deze techniek is het onmogelijk om de glasvezel af te luisteren omdat dan de quantumstaat van het foton en dus de verzonden informatie verloren gaat.

Reacties (35)

[IFASS]

dat is mooi nieuws, want hiermee zullen de afstanden voor netwerken dus vergroot kunnen worden terwijl je tegenwoordig met een gewone utp maar tot 100m of zo kan? iig een mooie vooruitgang

[kimjansen]

Als ik het goed begrijp is het juist niet zo dat de af te leggen afstand zeer belangrijk is, maar eerder de beveiliging van het systeem. Als je dit "af" wilt luisteren dan kijk je dus of je een foton ziet (met de huidige stand van techniek), echter de methoden om de foton te zien slokken de foton op waardoor het afluisteren direct wordt opgemerkt en een zending gestaakt zal worden.

edit:

IFASS: Ik zie net dat in de posting op de FP uit 2002 (linkje staat in tekst), meer informatie erover wordt verschaft...

[ontdubbelpost]
Zoals ik in hierboven ook al zei is dit alleen een grote doorbraak in beveiliging en niet zozeer het overbruggen van grote afstanden, voordat er weer iemand snel over post zonder de achtergrond ervan te begrijpen.

Feitelijk houdt de kwantumencryptie in dat de informatie door een enkele foton wordt verzonden en niet zoals nu gebruikelijk door meerdere fotonen (licht in de glasvezel dus). De informatiestroom verdwijnt bij kwantumencryptie op het moment dat deze afgeluisterd wordt.
Je moet het zo zien dat het alleen mogelijk is een foton te detecteren (uit te lezen) is als deze foton wordt "opgeraapt" uit het medium, waardoor deze niet meer aankomt bij de ontvanger en deze de afluistering constateerd.
[/ontdubbelpost]

[Dr. Cheeks]

Je moet het zo zien dat het alleen mogelijk is een foton te detecteren (uit te lezen) is als deze foton wordt "opgeraapt" uit het medium, waardoor deze niet meer aankomt bij de ontvanger en deze de afluistering constateerd.

Onjuist. Quantumencryptie heeft dan ook op zich niets te maken met één of meer fotonen. Quantumencryptie is erop gebasseerd dat een bepaalde quantumstaat al veranderd (of verloren gaat) door het waarnemen ervan. Dit staat los van, zoals jij dit noemt, 'oprapen' van het(!) foton. Puur en alleen een waarneming veranderd de toestand. Een valkuil waar veel 'quantummechanica-leken' intrappen, is dat ze quantummechanische verschijnselen gaan 'vertalen' naar de klassieke mechanica wereld. En dat is nu juist onmogelijk, anders was het uitvinden van de quantummechanica overbodig geweest. Quantummechanica heeft helemaal niets meer te maken met de wereld zoals wij die dagelijks ervaren en moet dan ook niet binnen een klassiek mechanica kader geplaatst te worden (dat kan helemaal niet).

Dus kort gezegd: het onderweg door een derde persoon 'afgelezen' foton komt nog steeds gewoon aan bij de ontvanger, maar toch kan die ontvanger constateren dat het foton onderweg waargenomen is (en dus concluderen dat er misschien luistervinkje gespeeld wordt ergens). En wanneer de informatie zelf gecodeerd is in de quantumtoestand van het foton dan verdwijnt zelfs deze toestand (en dus de informatie) bij het waarnemen door derden. En aangezien deze quantumtoestand verdwijnt (en dus onbekend is voor een derde), kan er ook niet even een 'nieuwe' foton gemaakt worden in dezelfde toestand om door te sturen in een poging het afluisteren te maskeren.

[Japs]

Goede uitleg Dr.Cheeks,

Wat ik me nu alleen nog afvraag, is hoe de ontvanger weet wat de oorspronkelijke quantumtoestand was. Is dit gewoon afgesproken als een "sleutel", want dan zou replicatie van het oorpsronkelijke signaal natuurlijk in principe mogelijk zijn als de afgesproken "sleutel" (=quantumtoestand) bekend is bij de aftapper. Of hebben ze hier ook weer een interessante fundamenteel fysische oplossing voor ?

En als ik het goed begrijp is aftappen met deze techniek niet onmogelijk, maar is het onmogelijk om dit ongemerkt te doen ?

[wijziging typo]

[tweakerbee]

Leuk, maar als je het uit kunt lezen kun je ook weer een foton verder sturen. Gewoon even een apparaat bouwen wat het foton repliceert, en voila: Je kunt het weer afluisteren.

Het leuke is dat de techniek van het afluisteren altijd achterloopt op de techniek van de communicatie zelf, waardoor deze in beginstadia altijd erg veilig is.

[Molybdenum]

je zit er helemaal naast!

over glasvezel kan data op de normale manier 1000-en kilometers verzonden worden: zorg gewoon voor een zo groot mogelijke lichtintensiteit. dan is het niet erg als je iets verliest onderweg.

nu gaat het om een enkel foton! als je die kwijtraakt, ben je meteen alles kwijt! het is de kunst om dat foton onverstoord door de vezel te sturen. dus geen absorptie etc., zoals gebeurt in conventionele glasvezels.

utp is gewoon een soort van coax kabel, dat gaat elektrisch en dus niet optisch. die vergelijking kan je dus niet leggen.

[Verwijderd]

UTP is geen coax-kabel, maar twisted pair. Dat is zeker niet hetzelfde.

[RMYuma]

Daar heb je gelijk in, maar ik denk dat Molybdenum duidt op de elektrische aard van het beestje t.o.v. de optische aard bij glasvezel.

[CyberSnooP]

Appels en fruitschalen vergelijken dit. UTP is koper, Coax is coax Het feit de UTP meerder draadjes gebruikt voor dataoverdracht is niet erg relevant helaas.

[TheCameleon]

De maximale afstand van één enkele foton zat in December 2002 nog maar op 30km. (Gelezen in Net Professional) Dus is dit idd een grote vooruitgang

[berzelius]

Nee dat is het niet, volgens Heise is dit Toshiba ook al gelukt:
http://www.heise.de/newsticker/newsticker/data/wst-05.06.03-000/defaul t.shtml

[Verwijderd]

hmm ik was begonnen met een "simpele" uitleg van quantum encryptie, maar dat werd toch weer erg ingewikkeld..
voor de geïnteresseerden:
http://fun42.oli.tudelft.nl/crnot.pdf

[Verwijderd]

simpel gezegd komt het hier op neer:
het gaat hier om gepolariseerde fotonen. als je er een detecteerd met je meet instrument in een bepaalde polarisatie weet je niet of die wel in die richting gepolariseerd was, want als ie 45 graden gedraaid was heb je nog 50% kans om hem te zien. als je dus je onderschepte foton weer door wil sturen heb je grote kans dat je een verkeerde polarisatie doorstuurt. en om een lang verhaal kort te houden, loopt dan de encryptie in de soep en krijgt niemand, dus noch de ontvanger noch de afluisteraar het bericht te zien.

Als je bovenstaande tekst goed had gelezen, had je begrepen, dat als je een foton uitleest en doorstuurt, je 50% kans hebt dat het fout (of goed) gaat. Dus werkt jouw methode niet 100%, of je moet ze toevallig in alle gevallen weer goed versturen. Die kans lijkt me niet erg groot.

[Sorcerer8472]

Met behulp van deze techniek is het onmogelijk om de glasvezel af te luisteren omdat dan de quantumstaat van het foton en dus de verzonden informatie verloren gaat.

Ik dacht dat al theoretisch bewezen was dat dat afluisteren wel kan? Je kunt namelijk precies hetzelfde weer opnieuw uitzenden ofzo

Iemand die daar wat meer over weet?

[Verwijderd]

simpel gezegd komt het hier op neer:
het gaat hier om gepolariseerde fotonen. als je er een detecteerd met je meet instrument in een bepaalde polarisatie weet je niet of die wel in die richting gepolariseerd was, want als ie 45 graden gedraaid was heb je nog 50% kans om hem te zien. als je dus je onderschepte foton weer door wil sturen heb je grote kans dat je een verkeerde polarisatie doorstuurt. en om een lang verhaal kort te houden, loopt dan de encryptie in de soep en krijgt niemand, dus noch de ontvanger noch de afluisteraar het bericht te zien.

edit: dit geeft ook het belang aan van het versturen van één foton tegelijk. anders kan je er een paar afvangen en de rest doorlaten zonder dat het de boel verstoord.

[kimjansen]

In een C'T van een half jaar geleden staat deze techniek helemaal omschreven/verantwoord, hun conclusie was dat dit de perfecte methode zou kunnen worden. Een "afgeluisterd" foton is op één of andere manier (zou ik weer op moeten zoeken) niet terug te zetten in het medium zonder dat dit opgemerkt wordt.

[Munters]

Klopt, het principe was dat als het signaal uit slechts 1 foton bestaat, je deze niet kunt uitlezen, omdat je dan het hele signaal onderschept (en het opnieuw versturen met dezelfde polarisatie is niet mogelijk).

Maar onlangs is het vermoeden gerezen dat de polarisatie van een enkel foton via een magnetische techniek bekeken kan worden (dus zonder het foton op te vangen en dusdanig subtiel te meten dat ook de eigenschappen van het foton niet veranderen).

[reddog33hummer]

Dat zou raar zijn. De hele quantum thorie is erop gebouwd dat de quantums hun waarde veranderen zodra ze gemeten worden (pas bij meting wordt het een waarde).

Als er toch gemeten kan worden wat voor spin de quantums van die fotonen hebben dan zou dat inbreuk maken in de quantum theorie.

[DeadKennedy]

Hmm hoe zat dat ook alweer...
Je kon het effect van het foton op de omgeving (volgens mij magnetisch) wél meten. Daarmee observeer je het foton niet direct, waardoor de quantumstaat behouden blijft, maar je kan zo toch bepaalde eigenschappen van het foton vaststellen.

[Verwijderd]

Dit gaat nu gek klinken, maar heeft dit te maken met het teleportatie experiment in Oostenrijk van een paar jaar geleden? Er werden toen fotonen geteleporteerd van de ene plaats naar de andere (jaja, zoals in Star Trek).

[Countess]

dit gaat gewoon over een foton(aka : licht ) versturen en weer ontvangen over glasvezel.
dus inplaats van dat je een hele zooi fotonen verstuurt om je data te versturen gebruik je nu maar 1 foton per bit.

[Verwijderd]

Als ik me niet vergis is een kenmerk van quantum computers dat een qubit (en waarschijnlijk ook een foton) alle mogelijke staten tegelijk aanneemt. Ik vraag mij dan ook af of het op voorhand niet mogelijk is om de afwijking welke zal ontstaan uit detectie te herleiden nadat de foton is uitgelezen, waarna de foton in de juiste staat word verder gestuurd, en de encryptie is gebroken...Bij quantumcomuters worden de qubits ook uitgelezen waarbij de juiste staat verloren gaat dus er bestaan algoritmes welke dit kunnen...

[Verwijderd]

Jongens, snap dit nou: Het is eenvoudigweg een natuurwet dat een quantumtoestand niet gedupliceerd kan worden. Wie de toestand leest kan onmogelijk weer zo'n zelfde toestand genereren. Einde verhaal.

[ShadowLord]

Mischien zit ik er totaal naast, maar als je een man-in-the-middle attack doet is die toch (bijna) niet te detecteren?

Wat ik hier dus mee bedoel is dat je een zender en ontvanger in de kabel plaatst. Deze laat je al het verkeer ontvangen en dan doorsturen. De ontvanger ontvangt de foton en leest hem uit (inclusief quantum staat). De zender recreert de foton dan, met dezelfde quantum staat en verstuurt deze.

Voor de ontvanger ziet het foton er precies uit zoals hij verwacht. De enige manier om dit te detecteren is kijken naar de transmissietijd. Maar hiervoor moet de verzendtijd bekend zijn en de lengte van het transmissie kanaal (plus een HEEL precieze klok bij zender en ontvanger). Maar dan kun je je weer afvragen hoe de ontvanger de verzendtijd weet. Het kan een onderdeel zijn van de verzonden data, maar die kan dan ook weer aangepast worden door de afluiterapperatuur, wat detectie weer zeer moeilijk maakt.

Edit: Deze post is wel heel erg snel als overbodig bestempeld, maar OK. Hier is nog wat extra info over hoe je deze encryptie kunt aanpakken.
Er wordt gesteld dat door de polarisatie een simple hertransmissie niet zal werken. Immers, je hebt maar 1 foton om te testen en kan de verzend polarisatie niet uitlezen. Maar je kan nog steeds een werkende sleutel intercepten. Wat doe je:
Voor de verzender doe je of je de ontvanger bent en je stelt dus een key vast. Alleen nu zit de eigenlijke ontvanger zonder key. Je genereerd dus zelf ook een key en geeft die aan de eigenlijke ontvanger.

Nu zit je alleen wel met 2 verschillede keys, maar die wel werken. Er is dus geen foute key gedetecteerd dus achten verzender en de ontvanger de communicatie als veilig. Nu gaan deze twee dus proberen te communiceren over een ander communicatiemedium (bijv. internet). Dit zal niet lukken, want de keys die ze gebruiken zijn verschillend. Alleen hier kun je dus ook een man-in-the-middle gebruiken. En dat is helemaal neit zo moeilijk. Je hebt het immers al klaargespeeld om een prive glasvezel kabel af te tappen, dus het aftappen van een internetlijn is wel heel easy voor je.

Op deze i-net lijn doe je hetzelfde als op de privelijn. je ontvangt de verzonden data, decrypt hem, encrypt het daarna weer met de andere key en stuurt het door. Voila, je leest geheime data zonder dat iemand het door heeft.

[Verwijderd]

Teleportatie heeft met materie te maken, niet met "energiepakketjes". Ik denk dat ik weet waar je het over hebt, er was inderdaad een tijdje terug een artikel over teleportatie, maar daar ging het daadwerkelijk over het afbreken van een deeltje op een bepaalde plaats, deze informatie versturen en aan de andere kant het deeltje opnieuw opbouwen.

[edit]
Lees dit maar eens door .

[edit #2]
Je had toch gelijk dat het over het "teleporten" van fotonen ging...

[Nibble]

Kan aan mij liggen, maar dit is dus de eerste in praktijk toegepaste en gelukte quantum encryptie toch ?