Ved hjelp av «Mo-Ji»-satellitten koblet fysikere fra Kina, Singapore og Storbritannia byene Nanshan og Delingha sammen med den lengste fullverdige kvantekommunikasjonslinjen beskyttet mot hacking.
«Ved hjelp av en kommunikasjonssatellitt foretok vi en kvantenøkkelutveksling mellom to bakkestasjoner som er 1120 km fra hverandre. Dette ble muliggjort av det faktum at vi økte overføringseffektiviteten til sammenfiltrede fotoner med en faktor på omtrent fire og oppnådde en hastighet på 0,12 bits per sekund», skriver forskerne.
Et av hovedproblemene i driften av moderne kvantekommunikasjonssystemer er at lys gradvis "falker" når det beveger seg gjennom en optisk fiber. Derfor, når du bruker jordbaserte dataoverføringssystemer, er avstanden mellom kvantenettverksnoder nå bare noen få hundre kilometer.
Fysikere prøver å løse dette problemet på to måter. På den ene siden kan den omgås ved hjelp av såkalte repeatere av kvantesignaler - enheter som kan lese kvantesignalene som kommer inn i dem, forsterke dem og sende dem til adressaten, uten å krenke dataenes integritet.
På den annen side er det mulig å øke rekkevidden for overføring av kvanteinformasjon ved å utveksle data ikke gjennom terrestriske fiberoptiske kabler, men gjennom kommunikasjonssatellitter. Spesielt tilbake i september 2016 lanserte kinesiske forskere under ledelse av Shanghai University professor Jian-Wei Pan en lignende enhet - Mo-Tzi orbital sonde. I tillegg brukte de den med hell for de første "interkontinentale" kvanteinformasjonsoverføringsøktene.
Disse eksperimentene, som bemerket av Pan og hans kolleger, viste at krypterte data kan overføres på lignende måte. Antall overførte fotoner var imidlertid ikke nok til å kryptere forbindelsen fullt ut innenfor standardprotokollene for jordbaserte kommunikasjonslinjer.
Dette skyldes det faktum at "Mo-Tzi" forblir i "synsfeltet" til bakkestasjoner i ganske kort tid. I løpet av denne tiden må du ha tid til å overføre hele nøkkelen for kryptering av data som vil gå gjennom landlinjer. Dette kan oppnås på to måter - for å øke effektiviteten til det allerede eksisterende systemet for å oppdage sammenfiltrede fotoner, eller for å gjøre kilden deres kraftigere.
Pan og kollegene hans tok den første ruten, og økte følsomheten til bakkebaserte teleskoper som fungerer som mottakere av kosmiske kvantesignaler, i tillegg til å utvikle nye optiske og mekaniske komponenter som lar disse instrumentene målrette Mo-Tzu mer presist og fange mer sammenfiltrede partikler av lys.
Ved hjelp av disse teleskopene skapte fysikere en permanent kommunikasjonskanal som koblet sammen de kinesiske byene Nanshan og Delingha, som ligger i en avstand på 1120 km fra hverandre. Den kan overføre en fullstendig nøkkel for datakryptering i løpet av en kort kommunikasjonsøkt med satellitten, som ikke varer mer enn 285 sekunder. I løpet av denne tiden kan "Mo-Ji" sees samtidig i Nanshan og Delinghe.
Derfor, som bemerket av Pan og hans kolleger, brøt forskere alle eksisterende "bakke" rekorder for avstanden for overføring av kvantenøkler. Tidligere oppnådde fysikere dette bare på avstander på rundt hundre kilometer, mens "Mo-Tzu" var i stand til å tidobble denne prestasjonen.
Men så langt er dataoverføringshastigheten ekstremt lav - én byte med informasjon overføres i omtrent halvannet minutt. Forskere tror at de vil kunne fremskynde sendingen av kvantenøkler hundrevis av ganger hvis de øker kraften til senderen om bord på «Mo-Tzu» med to størrelsesordener. Dette har de allerede gjort under andre satellitteksperimenter.
Hvis denne ideen blir vellykket, håper fysikerne at den vil forvandle «Mo-Tzu» fra eksperimentelle kvantesatellitter til en kategori kommunikasjonssystemer som i praksis kan brukes til å lage et slags kosmisk kvanteinternett.
Les også: