Ar satelīta "Mo-Ji" palīdzību fiziķi no Ķīnas, Singapūras un Lielbritānijas savienoja Nanšaņas un Delingas pilsētas ar garāko pilnvērtīgo kvantu sakaru līniju, kas aizsargāta no uzlaušanas.
"Izmantojot sakaru satelītu, mēs veicām kvantu atslēgu apmaiņu starp divām zemes stacijām, kas atrodas 1120 km attālumā viena no otras. Tas bija iespējams, pateicoties tam, ka mēs palielinājām sapinušo fotonu pārraides efektivitāti apmēram četras reizes un sasniedzām ātrumu 0,12 biti sekundē, ”raksta pētnieki.
Viena no galvenajām problēmām mūsdienu kvantu sakaru sistēmu darbībā ir tā, ka gaisma pakāpeniski "izbalē", pārvietojoties pa optisko šķiedru. Tāpēc, izmantojot zemes datu pārraides sistēmas, attālums starp kvantu tīkla mezgliem tagad ir tikai daži simti kilometru.
Fiziķi mēģina atrisināt šo problēmu divos veidos. No vienas puses, to var apiet ar tā saukto kvantu signālu atkārtotāju palīdzību – ierīcēm, kas spēj nolasīt tajos ienākošos kvantu signālus, tos pastiprināt un nosūtīt adresātam, nepārkāpjot datu integritāti.
No otras puses, iespējams palielināt kvantu informācijas pārraides diapazonu, apmainoties ar datiem nevis caur virszemes optiskās šķiedras kabeļiem, bet gan ar sakaru satelītiem. Jo īpaši 2016. gada septembrī Ķīnas zinātnieki Šanhajas universitātes profesora Dzjana-Vei Pana vadībā palaida līdzīgu ierīci - Mo-Tzi orbitālo zondi. Turklāt viņi to veiksmīgi izmantoja pirmajās "starpkontinentālajās" kvantu informācijas pārsūtīšanas sesijās.
Šie eksperimenti, kā atzīmēja Pan un viņa kolēģi, parādīja, ka šifrētus datus var pārsūtīt līdzīgā veidā. Tomēr pārraidīto fotonu skaits nebija pietiekams, lai pilnībā šifrētu savienojumu saskaņā ar zemes sakaru līniju standarta protokoliem.
Tas ir saistīts ar faktu, ka "Mo-Tzi" diezgan īsu laiku paliek zemes staciju "redzes laukā". Šajā laikā jums ir nepieciešams laiks, lai pārsūtītu visu atslēgu, lai šifrētu datus, kas tiks pārsūtīti pa fiksētajām līnijām. To var panākt divos veidos – palielināt jau esošās sapinušo fotonu noteikšanas sistēmas efektivitāti vai padarīt to avotu jaudīgāku.
Pans un viņa kolēģi izvēlējās pirmo ceļu, palielinot uz zemes izvietoto teleskopu jutīgumu, kas darbojas kā kosmisko kvantu signālu uztvērēji, kā arī izstrādājot jaunus optiskos un mehāniskos komponentus, kas ļauj šiem instrumentiem precīzāk mērķēt uz Mo-Tzu un uztvert vairāk sapinušos. gaismas daļiņas.
Izmantojot šos teleskopus, fiziķi izveidoja pastāvīgu sakaru kanālu, kas savienoja Ķīnas pilsētas Nanshan un Delingha, kas atrodas 1120 km attālumā viena no otras. Tas var pārsūtīt pilnu atslēgu datu šifrēšanai īsā saziņas sesijā ar satelītu, kas ilgst ne vairāk kā 285 sekundes. Šajā laikā "Mo-Ji" vienlaikus var redzēt Nanshan un Delinghe.
Tādējādi, kā atzīmēja Pans un viņa kolēģi, zinātnieki pārspēja visus esošos kvantu atslēgu pārraides attāluma "zemes" rekordus. Agrāk fiziķi to panāca tikai aptuveni simts kilometru attālumā, kamēr "Mo-Tzu" šo sasniegumu spēja palielināt desmitkārtīgi.
Taču līdz šim datu pārraides ātrums ir ārkārtīgi zems – viens baits informācijas tiek pārsūtīts aptuveni pusotru minūti. Zinātnieki uzskata, ka viņi spēs simtiem reižu paātrināt kvantu atslēgu nosūtīšanu, ja tie palielinās raidītāja jaudu uz "Mo-Tzu" klāja par divām kārtām. Viņi to jau ir izdarījuši citu satelītu eksperimentu laikā.
Ja šī ideja būs veiksmīga, fiziķi cer, ka tā pārveidos "Mo-Tzu" no eksperimentāliem kvantu satelītiem par komunikācijas sistēmu kategoriju, ko var izmantot praksē, lai izveidotu sava veida kosmisko kvantu internetu.
Lasi arī: