Com a ajuda do satélite "Mo-Ji", físicos da China, Cingapura e Grã-Bretanha conectaram as cidades de Nanshan e Delingha com a mais longa linha de comunicação quântica completa protegida contra hackers.
"Usando um satélite de comunicação, fizemos uma troca de chaves quânticas entre duas estações terrestres distantes 1120 km. Isso foi possível pelo fato de termos aumentado a eficiência de transmissão de fótons emaranhados por um fator de cerca de quatro e alcançado uma velocidade de 0,12 bits por segundo”, escrevem os pesquisadores.
Um dos principais problemas na operação dos modernos sistemas de comunicação quântica é que a luz gradualmente "desaparece" ao passar por uma fibra óptica. Portanto, ao usar sistemas de transmissão de dados terrestres, a distância entre os nós da rede quântica agora é de apenas algumas centenas de quilômetros.
Os físicos estão tentando resolver esse problema de duas maneiras. Por um lado, pode ser contornado com a ajuda dos chamados repetidores de sinais quânticos - dispositivos que podem ler os sinais quânticos que os inserem, amplificá-los e enviá-los ao destinatário, sem violar a integridade dos dados.
Por outro lado, é possível aumentar o alcance da transmissão de informações quânticas trocando dados não por meio de cabos terrestres de fibra ótica, mas por meio de satélites de comunicação. Em particular, em setembro de 2016, cientistas chineses sob a liderança do professor da Universidade de Xangai, Jian-Wei Pan, lançaram um dispositivo semelhante - a sonda orbital Mo-Tzi. Além disso, eles o usaram com sucesso nas primeiras sessões de transferência de informações quânticas "intercontinentais".
Esses experimentos, conforme observado por Pan e seus colegas, mostraram que os dados criptografados podem ser transmitidos de maneira semelhante. No entanto, o número de fótons transmitidos não foi suficiente para criptografar totalmente a conexão dentro dos protocolos padrão das linhas de comunicação terrestres.
Isso se deve ao fato de que "Mo-Tzi" permanece no "campo de visão" das estações terrestres por um período bastante curto. Durante esse tempo, você precisa ter tempo para transferir a chave completa para criptografar os dados que passarão por linhas fixas. Isso pode ser alcançado de duas maneiras - aumentar a eficiência do sistema já existente para detectar fótons emaranhados ou tornar sua fonte mais poderosa.
Pan e seus colegas seguiram o primeiro caminho, aumentando a sensibilidade dos telescópios terrestres que atuam como receptores de sinais quânticos cósmicos, bem como desenvolvendo novos componentes ópticos e mecânicos que permitem a esses instrumentos atingir Mo-Tzu com mais precisão e capturar mais emaranhados. partículas de luz.
Com esses telescópios, os físicos criaram um canal de comunicação permanente que ligava as cidades chinesas de Nanshan e Delingha, localizadas a uma distância de 1120 km uma da outra. Ele pode transmitir uma chave completa para criptografia de dados em uma curta sessão de comunicação com o satélite, que não dura mais de 285 segundos. Durante este tempo, "Mo-Ji" pode ser visto simultaneamente em Nanshan e Delinghe.
Assim, conforme observado por Pan e seus colegas, os cientistas quebraram todos os recordes "terrestres" existentes para a distância de transmissão de chaves quânticas. No passado, os físicos conseguiram isso apenas em distâncias de cerca de cem quilômetros, enquanto "Mo-Tzu" conseguiu aumentar essa conquista em dez vezes.
No entanto, até agora a velocidade de transferência de dados é extremamente baixa - um byte de informação é transferido por cerca de um minuto e meio. Os cientistas acreditam que serão capazes de acelerar o envio de chaves quânticas centenas de vezes se aumentarem a potência do transmissor a bordo do "Mo-Tzu" em duas ordens de grandeza. Eles já fizeram isso durante outros experimentos com satélites.
Se essa ideia for bem-sucedida, os físicos esperam que ela transforme "Mo-Tzu" de satélites quânticos experimentais em uma categoria de sistemas de comunicação que podem ser usados na prática para criar uma espécie de internet quântica cósmica.
Leia também: