Fyzici z Číny, Singapuru a Velké Británie pomocí satelitu „Mo-Ji“ propojili města Nanshan a Delingha nejdelší plnohodnotnou kvantovou komunikační linkou chráněnou před hackery.
„Pomocí komunikační družice jsme provedli kvantovou výměnu klíčů mezi dvěma pozemními stanicemi, které jsou od sebe vzdálené 1120 km. Bylo to možné díky tomu, že jsme zvýšili účinnost přenosu provázaných fotonů asi čtyřnásobně a dosáhli rychlosti 0,12 bitu za sekundu,“ píší vědci.
Jedním z hlavních problémů provozu moderních kvantových komunikačních systémů je to, že světlo postupně „bledne“ při pohybu optickým vláknem. Proto při použití systémů pozemního přenosu dat je nyní vzdálenost mezi uzly kvantové sítě pouze několik set kilometrů.
Fyzikové se snaží tento problém vyřešit dvěma způsoby. Jednak jej lze obejít pomocí tzv. opakovačů kvantových signálů – zařízení, která dokážou kvantové signály, které do nich vstupují, přečíst, zesílit a odeslat adresátovi, aniž by byla narušena integrita dat.
Na druhou stranu je možné zvýšit rozsah přenosu kvantových informací výměnou dat nikoli prostřednictvím pozemních optických kabelů, ale prostřednictvím komunikačních satelitů. Konkrétně již v září 2016 čínští vědci pod vedením profesora šanghajské univerzity Jian-Wei Pana vypustili podobné zařízení – orbitální sondu Mo-Tzi. Kromě toho jej úspěšně použili pro první „mezikontinentální“ relace kvantového přenosu informací.
Tyto experimenty, jak poznamenal Pan a jeho kolegové, ukázaly, že šifrovaná data lze přenášet podobným způsobem. Počet přenesených fotonů však nestačil na plné zašifrování spojení v rámci standardních protokolů pozemních komunikačních linek.
To je způsobeno tím, že „Mo-Tzi“ zůstává v „zorném poli“ pozemních stanic poměrně krátkou dobu. Během této doby musíte mít čas na přenos kompletního klíče pro šifrování dat, která budou procházet pevnými linkami. Toho lze dosáhnout dvěma způsoby – zvýšit efektivitu již existujícího systému pro detekci provázaných fotonů, nebo zmocnit jejich zdroj.
Pan a jeho kolegové zvolili první cestu, zvýšili citlivost pozemských dalekohledů, které fungují jako přijímače kosmických kvantových signálů, a také vyvinuli nové optické a mechanické komponenty, které těmto nástrojům umožňují přesněji zaměřovat Mo-Tzu a zachytit více propletených signálů. částice světla.
Pomocí těchto dalekohledů fyzici vytvořili trvalý komunikační kanál, který spojoval čínská města Nanshan a Delingha, která se nacházejí ve vzdálenosti 1120 km od sebe. Dokáže přenést celý klíč pro šifrování dat během krátké komunikační relace se satelitem, která netrvá déle než 285 sekund. Během této doby lze „Mo-Ji“ vidět současně v Nanshan a Delinghe.
Jak tedy poznamenal Pan a jeho kolegové, vědci překonali všechny existující „pozemní“ rekordy ve vzdálenosti přenosu kvantových klíčů. V minulosti toho fyzici dosahovali pouze na vzdálenosti kolem sta kilometrů, zatímco „Mo-Tzu“ dokázal tento úspěch desetinásobně zvýšit.
Rychlost přenosu dat je však zatím extrémně nízká – jeden bajt informace se přenáší zhruba jeden a půl minuty. Vědci věří, že se jim podaří stonásobně zrychlit odesílání kvantových klíčů, pokud zvýší výkon vysílače na palubě „Mo-Tzu“ o dva řády. To se jim již podařilo během jiných satelitních experimentů.
Pokud bude tento nápad úspěšný, fyzici doufají, že přemění „Mo-Tzu“ z experimentálních kvantových satelitů do kategorie komunikačních systémů, které lze v praxi použít k vytvoření jakéhosi kosmického kvantového internetu.
Přečtěte si také: