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 hakiranja.
„Korištenjem komunikacijskog satelita napravili smo kvantnu razmjenu ključeva između dvije zemaljske stanice udaljene 1120 km. To je omogućeno činjenicom da smo povećali učinkovitost prijenosa zapletenih fotona za oko četiri faktora i postigli brzinu od 0,12 bita u sekundi,” pišu istraživači.
Jedan od glavnih problema u radu suvremenih kvantnih komunikacijskih sustava je da svjetlost postupno "blijedi" kada se kreće kroz optičko vlakno. Stoga, kada se koriste zemaljski sustavi prijenosa podataka, udaljenost između čvorova kvantne mreže sada iznosi 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 primatelju, a da pritom ne naruše cjelovitost podataka.
S druge strane, moguće je povećati domet prijenosa kvantnih informacija razmjenom podataka ne putem zemaljskih optičkih kabela, već putem komunikacijskih satelita. Konkretno, još u rujnu 2016. kineski znanstvenici pod vodstvom profesora Jian-Wei Pana sa šangajskog sveučilišta lansirali su sličan uređaj - orbitalnu sondu Mo-Tzi. Osim toga, uspješno su ga iskoristili za prve "interkontinentalne" sesije kvantnog prijenosa informacija.
Ovi eksperimenti, kako su primijetili Pan i njegovi kolege, pokazali su da se šifrirani podaci mogu prenositi na sličan način. Međutim, broj odaslanih fotona nije bio dovoljan za potpuno šifriranje veze unutar 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 - povećati učinkovitost već postojećeg sustava za detekciju zapletenih fotona ili njihov izvor učiniti snažnijim.
Pan i njegovi kolege krenuli su prvim putem, povećavajući osjetljivost zemaljskih teleskopa koji djeluju kao prijamnici kozmičkih kvantnih signala, kao i razvijajući nove optičke i mehaničke komponente koje omogućuju tim instrumentima preciznije ciljanje Mo-Tzua i hvatanje zapetljanijih čestice svjetlosti.
Pomoću ovih teleskopa fizičari su stvorili trajni komunikacijski kanal koji je povezao 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 više od 285 sekundi. Tijekom tog vremena, "Mo-Ji" se može vidjeti istovremeno u Nanshanu i Delingheu.
Dakle, kako su primijetili Pan i njegovi kolege, znanstvenici su oborili sve postojeće "zemaljske" rekorde za udaljenost prijenosa kvantnih ključeva. Nekada su to fizičari postizali tek na udaljenostima od stotinjak kilometara, dok je "Mo-Tzu" to postignuće uspio udeseterostručiti.
Međutim, do sada je brzina prijenosa podataka iznimno niska - jedan bajt informacija prenosi se oko jednu i pol minutu. Znanstvenici vjeruju da će slanje kvantnih ključeva moći ubrzati stotinama puta ako snagu odašiljača na brodu "Mo-Tzu" povećaju za dva reda veličine. To su već učinili tijekom drugih satelitskih eksperimenata.
Ako ova ideja bude uspješna, fizičari se nadaju da će transformirati "Mo-Tzu" iz eksperimentalnih kvantnih satelita u kategoriju komunikacijskih sustava koji se mogu koristiti u praksi za stvaranje neke vrste kozmičkog kvantnog interneta.
Pročitajte također: