Con l'aiuto del satellite "Mo-Ji", fisici provenienti da Cina, Singapore e Gran Bretagna hanno collegato le città di Nanshan e Delingha con la più lunga linea di comunicazione quantistica a tutti gli effetti protetta dall'hacking.
"Utilizzando un satellite di comunicazione, abbiamo effettuato uno scambio di chiavi quantistiche tra due stazioni terrestri distanti 1120 km. Ciò è stato reso possibile dal fatto che abbiamo aumentato l'efficienza di trasmissione dei fotoni entangled di un fattore di circa quattro e raggiunto una velocità di 0,12 bit al secondo", scrivono i ricercatori.
Uno dei problemi principali nel funzionamento dei moderni sistemi di comunicazione quantistica è che la luce gradualmente "svanisce" quando si sposta attraverso una fibra ottica. Pertanto, quando si utilizzano sistemi di trasmissione dati terrestri, la distanza tra i nodi della rete quantistica è ora solo di poche centinaia di chilometri.
I fisici stanno cercando di risolvere questo problema in due modi. Da un lato, può essere aggirato con l'ausilio dei cosiddetti ripetitori di segnali quantistici, dispositivi in grado di leggere i segnali quantistici che li immettono, amplificarli e inviarli al destinatario, senza violare l'integrità dei dati.
D'altra parte, è possibile aumentare la portata della trasmissione di informazioni quantistiche scambiando dati non attraverso cavi terrestri in fibra ottica, ma attraverso satelliti di comunicazione. In particolare, nel settembre 2016, gli scienziati cinesi sotto la guida del professore dell'Università di Shanghai Jian-Wei Pan hanno lanciato un dispositivo simile: la sonda orbitale Mo-Tzi. Inoltre, lo hanno utilizzato con successo per le prime sessioni di trasferimento di informazioni quantistiche "intercontinentali".
Questi esperimenti, come notato da Pan e dai suoi colleghi, hanno dimostrato che i dati crittografati possono essere trasmessi in modo simile. Tuttavia, il numero di fotoni trasmessi non era sufficiente per crittografare completamente la connessione all'interno dei protocolli standard delle linee di comunicazione terrestri.
Ciò è dovuto al fatto che "Mo-Tzi" rimane nel "campo visivo" delle stazioni di terra per un tempo piuttosto breve. Durante questo periodo, devi avere il tempo di trasferire la chiave completa per la crittografia dei dati che passeranno attraverso le linee fisse. Ciò può essere ottenuto in due modi: aumentare l'efficienza del sistema già esistente per rilevare i fotoni entangled o rendere più potente la loro sorgente.
Pan e i suoi colleghi hanno preso la prima strada, aumentando la sensibilità dei telescopi terrestri che fungono da ricevitori di segnali quantici cosmici, oltre a sviluppare nuovi componenti ottici e meccanici che consentono a questi strumenti di mirare Mo-Tzu in modo più preciso e catturare più entangled particelle di luce.
Utilizzando questi telescopi, i fisici hanno creato un canale di comunicazione permanente che collegava le città cinesi di Nanshan e Delingha, situate a una distanza di 1120 km l'una dall'altra. Può trasmettere una chiave completa per la crittografia dei dati all'interno di una breve sessione di comunicazione con il satellite, che non dura più di 285 secondi. Durante questo periodo, "Mo-Ji" può essere visto contemporaneamente a Nanshan e Delinghe.
Pertanto, come notato da Pan e dai suoi colleghi, gli scienziati hanno infranto tutti i record "terrestri" esistenti per la distanza di trasmissione delle chiavi quantistiche. In passato, i fisici hanno raggiunto questo obiettivo solo a distanze di circa cento chilometri, mentre "Mo-Tzu" è stato in grado di decuplicare questo risultato.
Tuttavia, finora la velocità di trasferimento dei dati è estremamente bassa: un byte di informazioni viene trasferito per circa un minuto e mezzo. Gli scienziati ritengono che saranno in grado di accelerare l'invio di chiavi quantistiche centinaia di volte se aumentano di due ordini di grandezza la potenza del trasmettitore a bordo di "Mo-Tzu". Lo hanno già fatto durante altri esperimenti satellitari.
Se questa idea avrà successo, i fisici sperano che trasformerà "Mo-Tzu" da satelliti quantistici sperimentali in una categoria di sistemi di comunicazione che possono essere utilizzati nella pratica per creare una sorta di Internet quantistico cosmico.
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