Uz pomoć satelita "Mo-Ji", fizičari iz Kine, Singapura i Velike Britanije povezali su gradove Nanshan i Delingha najdužom punopravnom kvantnom komunikacijskom linijom zaštićenom od hakovanja.
„Pomoću komunikacijskog satelita izvršili smo razmjenu kvantne ključeve između dvije zemaljske stanice koje su međusobno udaljene 1120 km. To je omogućeno činjenicom da smo povećali efikasnost prijenosa zapletenih fotona za faktor od oko četiri i postigli brzinu od 0,12 bita u sekundi”, pišu istraživači.
Jedan od glavnih problema u radu modernih kvantnih komunikacionih sistema je taj što svetlost postepeno "bledi" kada se kreće kroz optičko vlakno. Stoga, kada se koriste zemaljski sistemi za prijenos podataka, udaljenost između čvorova kvantne mreže sada je samo nekoliko stotina kilometara.
Fizičari pokušavaju riješiti ovaj problem na dva načina. S jedne strane, može se zaobići uz pomoć takozvanih repetitora kvantnih signala - uređaja koji mogu očitati kvantne signale koji ulaze u njih, pojačati ih i poslati primaocu, a da pritom ne narušavaju integritet podataka.
S druge strane, moguće je povećati opseg prijenosa kvantnih informacija razmjenom podataka ne putem zemaljskih optičkih kablova, već putem komunikacijskih satelita. Konkretno, još u septembru 2016. godine kineski naučnici pod vodstvom profesora sa šangajskog univerziteta Jian-Wei Pan lansirali su sličan uređaj - orbitalnu sondu Mo-Tzi. Osim toga, uspješno su ga koristili za prve "interkontinentalne" sesije kvantnog prijenosa informacija.
Ovi eksperimenti, kako su primijetili Pan i njegove kolege, pokazali su da se šifrirani podaci mogu prenijeti na sličan način. Međutim, broj odaslanih fotona nije bio dovoljan da se veza u potpunosti šifrira u okviru standardnih protokola zemaljskih komunikacijskih linija.
To je zbog činjenice da "Mo-Tzi" ostaje u "vidnom polju" zemaljskih stanica prilično kratko vrijeme. Za to vrijeme morate imati vremena za prijenos kompletnog ključa za šifriranje podataka koji će ići preko fiksnih linija. To se može postići na dva načina - da se poveća efikasnost već postojećeg sistema za detekciju zapletenih fotona, ili da se njihov izvor učini moćnijim.
Pan i njegove kolege krenuli su prvim putem, povećavajući osjetljivost zemaljskih teleskopa koji djeluju kao prijemnici kosmičkih kvantnih signala, kao i razvijajući nove optičke i mehaničke komponente koje omogućavaju ovim instrumentima da preciznije ciljaju Mo-Tzua i hvataju više zamršenih čestice svetlosti.
Koristeći ove teleskope, fizičari su stvorili stalni komunikacijski kanal koji je povezivao kineske gradove Nanshan i Delingha, koji se nalaze na udaljenosti od 1120 km jedan od drugog. Može prenijeti puni ključ za enkripciju podataka unutar kratke komunikacijske sesije sa satelitom, koja ne traje duže od 285 sekundi. Za to vrijeme, "Mo-Ji" se može istovremeno vidjeti u Nanshan i Delinghe.
Tako su, kako su primetili Pan i njegove kolege, naučnici oborili sve postojeće "zemeljske" rekorde za daljinu prenosa kvantnih ključeva. U prošlosti su fizičari to postizali samo na udaljenostima od oko stotinu kilometara, dok je "Mo-Tzu" ovo postignuće mogao desetostruko povećati.
Međutim, do sada je brzina prijenosa podataka izuzetno niska - jedan bajt informacije prenosi se oko minut i po. Naučnici vjeruju da će moći stotine puta ubrzati slanje kvantnih ključeva ako povećaju snagu predajnika na brodu "Mo-Tzu" za dva reda veličine. To su već radili tokom drugih satelitskih eksperimenata.
Ako ova ideja bude uspješna, fizičari se nadaju da će transformisati "Mo-Tzu" iz eksperimentalnih kvantnih satelita u kategoriju komunikacionih sistema koji se u praksi mogu koristiti za stvaranje svojevrsnog kosmičkog kvantnog interneta.
Pročitajte također: