Ved hjælp af "Mo-Ji"-satellitten forbandt fysikere fra Kina, Singapore og Storbritannien byerne Nanshan og Delingha med den længste fuldgyldige kvantekommunikationslinje beskyttet mod hacking.
"Ved hjælp af en kommunikationssatellit lavede vi en kvantenøgleudveksling mellem to jordstationer, der er 1120 km fra hinanden. Dette blev muliggjort af, at vi øgede transmissionseffektiviteten af sammenfiltrede fotoner med en faktor på omkring fire og opnåede en hastighed på 0,12 bits i sekundet,” skriver forskerne.
Et af hovedproblemerne i driften af moderne kvantekommunikationssystemer er, at lys gradvist "falmer" når det bevæger sig gennem en optisk fiber. Derfor, når du bruger jordbaserede datatransmissionssystemer, er afstanden mellem kvantenetværksknuder nu kun et par hundrede kilometer.
Fysikere forsøger at løse dette problem på to måder. På den ene side kan det omgås ved hjælp af såkaldte repeatere af kvantesignaler - enheder, der kan læse de kvantesignaler, der kommer ind i dem, forstærke dem og sende dem til adressaten uden at krænke dataenes integritet.
På den anden side er det muligt at øge rækkevidden af transmission af kvanteinformation ved at udveksle data ikke gennem jordbaserede fiberoptiske kabler, men gennem kommunikationssatellitter. Især tilbage i september 2016 lancerede kinesiske videnskabsmænd under ledelse af Shanghai University professor Jian-Wei Pan en lignende enhed - Mo-Tzi orbitalsonden. Derudover brugte de det med succes til de første "interkontinentale" kvanteinformationsoverførselssessioner.
Disse eksperimenter, som bemærket af Pan og hans kolleger, viste, at krypterede data kan transmitteres på lignende måde. Imidlertid var antallet af transmitterede fotoner ikke nok til fuldt ud at kryptere forbindelsen inden for standardprotokollerne for jordbaserede kommunikationslinjer.
Dette skyldes det faktum, at "Mo-Tzi" forbliver i "synsfeltet" af jordstationer i ret kort tid. I løbet af denne tid skal du have tid til at overføre den komplette nøgle til kryptering af data, der vil gå gennem fastnet. Dette kan opnås på to måder - at øge effektiviteten af det allerede eksisterende system til at detektere sammenfiltrede fotoner, eller at gøre deres kilde mere kraftfuld.
Pan og hans kolleger tog den første rute, øgede følsomheden af jordbaserede teleskoper, der fungerer som modtagere af kosmiske kvantesignaler, samt udviklede nye optiske og mekaniske komponenter, der gør det muligt for disse instrumenter at målrette Mo-Tzu mere præcist og fange mere sammenfiltrede partikler af lys.
Ved hjælp af disse teleskoper skabte fysikere en permanent kommunikationskanal, der forbandt de kinesiske byer Nanshan og Delingha, der ligger i en afstand af 1120 km fra hinanden. Den kan sende en fuld nøgle til datakryptering inden for en kort kommunikationssession med satellitten, som ikke varer mere end 285 sekunder. I løbet af denne tid kan "Mo-Ji" ses samtidigt i Nanshan og Delinghe.
Således, som bemærket af Pan og hans kolleger, brød forskere alle eksisterende "jordiske" rekorder for afstanden til transmission af kvantenøgler. Tidligere opnåede fysikere dette kun på afstande på omkring hundrede kilometer, mens "Mo-Tzu" var i stand til at øge denne præstation tidoblet.
Indtil videre er dataoverførselshastigheden dog ekstremt lav - en byte information overføres i cirka halvandet minut. Forskere mener, at de vil være i stand til at fremskynde afsendelsen af kvantenøgler hundredvis af gange, hvis de øger styrken af senderen ombord på "Mo-Tzu" med to størrelsesordener. Det har de allerede gjort under andre satellitforsøg.
Hvis denne idé lykkes, håber fysikere, at den vil forvandle "Mo-Tzu" fra eksperimentelle kvantesatellitter til en kategori af kommunikationssystemer, der i praksis kan bruges til at skabe en slags kosmisk kvanteinternet.
Læs også: