Avec l'aide du satellite "Mo-Ji", des physiciens de Chine, de Singapour et de Grande-Bretagne ont connecté les villes de Nanshan et Delingha avec la plus longue ligne de communication quantique à part entière protégée contre le piratage.
« À l'aide d'un satellite de communication, nous avons effectué un échange de clé quantique entre deux stations au sol distantes de 1120 0,12 km. Cela a été rendu possible par le fait que nous avons augmenté l'efficacité de transmission des photons intriqués d'un facteur d'environ quatre et atteint une vitesse de XNUMX bits par seconde », écrivent les chercheurs.
L'un des principaux problèmes de fonctionnement des systèmes de communication quantiques modernes est que la lumière "s'estompe" progressivement lorsqu'elle se déplace à travers une fibre optique. Par conséquent, lors de l'utilisation de systèmes de transmission de données terrestres, la distance entre les nœuds du réseau quantique n'est plus que de quelques centaines de kilomètres.
Les physiciens tentent de résoudre ce problème de deux manières. D'une part, il peut être contourné à l'aide de soi-disant répéteurs de signaux quantiques - des dispositifs capables de lire les signaux quantiques qui y pénètrent, de les amplifier et de les envoyer au destinataire, sans violer l'intégrité des données.
D'autre part, il est possible d'augmenter la portée de transmission des informations quantiques en échangeant des données non pas via des câbles à fibres optiques terrestres, mais via des satellites de communication. En particulier, en septembre 2016, des scientifiques chinois sous la direction du professeur Jian-Wei Pan de l'Université de Shanghai ont lancé un appareil similaire - la sonde orbitale Mo-Tzi. De plus, ils l'ont utilisé avec succès pour les premières sessions de transfert d'informations quantiques "intercontinentales".
Ces expériences, comme l'ont noté Pan et ses collègues, ont montré que les données cryptées peuvent être transmises de la même manière. Cependant, le nombre de photons transmis n'était pas suffisant pour chiffrer complètement la connexion dans les protocoles standards des lignes de communication terrestres.
Cela est dû au fait que "Mo-Tzi" reste dans le "champ de vision" des stations au sol pendant un temps assez court. Pendant ce temps, vous devez avoir le temps de transférer la clé complète pour chiffrer les données qui passeront par les lignes terrestres. Ceci peut être réalisé de deux manières - pour augmenter l'efficacité du système déjà existant de détection des photons intriqués, ou pour rendre leur source plus puissante.
Pan et ses collègues ont emprunté la première voie, augmentant la sensibilité des télescopes au sol qui agissent comme des récepteurs de signaux quantiques cosmiques, ainsi que le développement de nouveaux composants optiques et mécaniques qui permettent à ces instruments de cibler Mo-Tzu plus précisément et de capturer plus intriqués. particules de lumière.
À l'aide de ces télescopes, les physiciens ont créé un canal de communication permanent qui reliait les villes chinoises de Nanshan et Delingha, situées à une distance de 1120 285 km l'une de l'autre. Il peut transmettre une clé complète pour le cryptage des données au cours d'une courte session de communication avec le satellite, qui ne dure pas plus de XNUMX secondes. Pendant ce temps, "Mo-Ji" peut être vu simultanément à Nanshan et Delinghe.
Ainsi, comme l'ont noté Pan et ses collègues, les scientifiques ont battu tous les records "au sol" existants pour la distance de transmission des clés quantiques. Dans le passé, les physiciens n'y parvenaient qu'à des distances d'une centaine de kilomètres, alors que "Mo-Tzu" était capable de décupler cet exploit.
Cependant, jusqu'à présent, la vitesse de transfert des données est extrêmement faible - un octet d'informations est transféré pendant environ une minute et demie. Les scientifiques pensent qu'ils pourront accélérer l'envoi de clés quantiques des centaines de fois s'ils augmentent la puissance de l'émetteur à bord de "Mo-Tzu" de deux ordres de grandeur. Ils l'ont déjà fait lors d'autres expériences satellites.
Si cette idée réussit, les physiciens espèrent qu'elle transformera "Mo-Tzu" des satellites quantiques expérimentaux en une catégorie de systèmes de communication pouvant être utilisés dans la pratique pour créer une sorte d'Internet quantique cosmique.
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