С помощта на спътника "Мо-Джи" физици от Китай, Сингапур и Великобритания свързаха градовете Наншан и Делинга с най-дългата пълноценна квантова комуникационна линия, защитена от хакерски атаки.
„С помощта на комуникационен сателит направихме квантов обмен на ключове между две наземни станции, които са на 1120 км една от друга. Това стана възможно благодарение на факта, че увеличихме ефективността на предаване на заплетени фотони с коефициент около четири и постигнахме скорост от 0,12 бита в секунда“, пишат изследователите.
Един от основните проблеми при работата на съвременните системи за квантова комуникация е, че светлината постепенно „избледнява“ при движение през оптично влакно. Следователно, когато се използват наземни системи за предаване на данни, разстоянието между възлите на квантовата мрежа сега е само няколкостотин километра.
Физиците се опитват да решат този проблем по два начина. От една страна, той може да бъде заобиколен с помощта на т. нар. ретранслатори на квантови сигнали – устройства, които могат да разчитат постъпващите в тях квантови сигнали, да ги усилват и да ги изпращат до адресата, без да нарушават целостта на данните.
От друга страна, възможно е да се увеличи обхватът на предаване на квантовата информация чрез обмен на данни не чрез наземни оптични кабели, а чрез комуникационни спътници. По-специално, през септември 2016 г. китайски учени под ръководството на професора от Шанхайския университет Джиан-Уей Пан изстреляха подобно устройство - орбиталната сонда Mo-Tzi. В допълнение, те успешно го използваха за първите "междуконтинентални" сесии за квантов трансфер на информация.
Тези експерименти, както отбелязаха Пан и колегите му, показаха, че криптираните данни могат да се предават по подобен начин. Броят на предадените фотони обаче не беше достатъчен, за да криптира напълно връзката в рамките на стандартните протоколи на наземните комуникационни линии.
Това се дължи на факта, че "Мо-Ци" остава в "зрителното поле" на наземните станции за доста кратко време. През това време трябва да имате време да прехвърлите пълния ключ за криптиране на данни, които ще преминат през наземни линии. Това може да се постигне по два начина - да се увеличи ефективността на вече съществуващата система за откриване на заплетени фотони или да се направи източникът им по-мощен.
Пан и колегите му поеха по първия път, като увеличиха чувствителността на наземните телескопи, които действат като приемници на космически квантови сигнали, както и разработиха нови оптични и механични компоненти, които позволяват на тези инструменти да се насочват по-прецизно към Mo-Tzu и да улавят по-заплетени частици светлина.
С помощта на тези телескопи физиците създадоха постоянен комуникационен канал, който свързва китайските градове Наншан и Делинга, разположени на разстояние 1120 км един от друг. Той може да предава пълен ключ за криптиране на данни в рамките на кратка комуникационна сесия със спътника, която продължава не повече от 285 секунди. През това време "Mo-Ji" може да се види едновременно в Nanshan и Delinghe.
Така, както отбелязват Пан и колегите му, учените счупиха всички съществуващи „наземни“ рекорди за разстоянието на предаване на квантовите ключове. В миналото физиците са постигали това само на разстояния от около сто километра, докато "Мо-Дзъ" е успял да увеличи това постижение десетократно.
Засега обаче скоростта на пренос на данни е изключително ниска - един байт информация се прехвърля за около минута и половина. Учените вярват, че ще могат да ускорят изпращането на квантови ключове стотици пъти, ако увеличат мощността на предавателя на борда на "Мо-Дзъ" с два порядъка. Те вече са направили това по време на други сателитни експерименти.
Ако тази идея е успешна, физиците се надяват, че тя ще трансформира "Мо-Дзъ" от експериментални квантови сателити в категория комуникационни системи, които могат да бъдат използвани на практика за създаване на един вид космически квантов интернет.
Прочетете също: