„Mo-Ji“ palydovo pagalba Kinijos, Singapūro ir Didžiosios Britanijos fizikai sujungė Nanšano ir Delingos miestus ilgiausia pilnaverte kvantinio ryšio linija, apsaugota nuo įsilaužimo.
„Naudodami ryšio palydovą atlikome kvantinių raktų apsikeitimą tarp dviejų antžeminių stočių, esančių 1120 km atstumu. Tai tapo įmanoma dėl to, kad įsipainiojusių fotonų perdavimo efektyvumą padidinome maždaug keturis kartus ir pasiekėme 0,12 bitų per sekundę greitį“, – rašo mokslininkai.
Viena iš pagrindinių šiuolaikinių kvantinio ryšio sistemų veikimo problemų yra ta, kad šviesa judant optiniu pluoštu palaipsniui „blėsta“. Todėl, naudojant antžemines duomenų perdavimo sistemas, atstumas tarp kvantinio tinklo mazgų dabar siekia vos kelis šimtus kilometrų.
Fizikai šią problemą bando išspręsti dviem būdais. Viena vertus, jį galima apeiti pasitelkus vadinamuosius kvantinių signalų kartotuvus – įrenginius, kurie gali nuskaityti į juos patenkančius kvantinius signalus, juos sustiprinti ir siųsti adresatui, nepažeidžiant duomenų vientisumo.
Kita vertus, kvantinės informacijos perdavimo diapazoną galima padidinti keičiantis duomenimis ne antžeminiais šviesolaidiniais kabeliais, o ryšio palydovais. Visų pirma, dar 2016 metų rugsėjį Kinijos mokslininkai, vadovaujami Šanchajaus universiteto profesoriaus Jian-Wei Pan, paleido panašų įrenginį – orbitinį zondą Mo-Tzi. Be to, jie jį sėkmingai panaudojo pirmiesiems „tarpžemyniniams“ kvantinės informacijos perdavimo seansams.
Šie eksperimentai, kaip pažymėjo Panas ir jo kolegos, parodė, kad užšifruoti duomenys gali būti perduodami panašiu būdu. Tačiau perduotų fotonų skaičiaus nepakako, kad ryšys būtų visiškai užšifruotas pagal standartinius antžeminio ryšio linijų protokolus.
Taip yra dėl to, kad „Mo-Tzi“ antžeminių stočių „regėjimo lauke“ išlieka gana trumpai. Per šį laiką turite turėti laiko perkelti visą raktą duomenims, kurie bus perduodami antžeminėmis linijomis, šifruoti. Tai galima pasiekti dviem būdais – padidinti jau egzistuojančios įsipainiojusių fotonų aptikimo sistemos efektyvumą arba padaryti jų šaltinį galingesnį.
Panas ir jo kolegos pasirinko pirmąjį kelią, padidindami antžeminių teleskopų, veikiančių kaip kosminių kvantinių signalų imtuvai, jautrumą, taip pat kurdami naujus optinius ir mechaninius komponentus, leidžiančius šiems instrumentams tiksliau nukreipti Mo-Tzu ir užfiksuoti labiau įsipainiojusius. šviesos dalelių.
Naudodami šiuos teleskopus fizikai sukūrė nuolatinį ryšio kanalą, kuris sujungė Kinijos miestus Nanšaną ir Delingą, esančius 1120 km atstumu vienas nuo kito. Jis gali perduoti visą duomenų šifravimo raktą per trumpą ryšio seansą su palydovu, kuris trunka ne ilgiau kaip 285 sekundes. Per tą laiką „Mo-Ji“ vienu metu galima pamatyti Nanšane ir Delinghe.
Taigi, kaip pažymėjo Panas ir jo kolegos, mokslininkai sumušė visus esamus „žemės“ rekordus dėl kvantinių raktų perdavimo atstumo. Anksčiau fizikai tai pasiekdavo tik maždaug šimto kilometrų atstumu, o „Mo-Tzu“ sugebėjo šį pasiekimą padidinti dešimteriopai.
Tačiau kol kas duomenų perdavimo greitis itin mažas – vienas baitas informacijos perduodamas apie pusantros minutės. Mokslininkai mano, kad jie galės šimtus kartų pagreitinti kvantinių raktų siuntimą, jei padidins „Mo-Tzu“ laive esančio siųstuvo galią dviem dydžiais. Jie tai jau padarė kitų palydovinių eksperimentų metu.
Jei ši idėja pasiteisins, fizikai tikisi, kad ji „Mo-Tzu“ iš eksperimentinių kvantinių palydovų pavers komunikacijos sistemų kategorija, kurią bus galima panaudoti praktiškai kuriant savotišką kosminį kvantinį internetą.
Taip pat skaitykite: