Fyzici z Číny, Singapuru a Veľkej Británie pomocou satelitu „Mo-Ji“ prepojili mestá Nanshan a Delingha najdlhšou plnohodnotnou kvantovou komunikačnou linkou chránenou pred hackermi.
„Pomocou komunikačného satelitu sme uskutočnili kvantovú výmenu kľúčov medzi dvoma pozemnými stanicami, ktoré sú od seba vzdialené 1120 0,12 km. Umožnil to fakt, že sme zvýšili účinnosť prenosu zapletených fotónov asi štvornásobne a dosiahli sme rýchlosť XNUMX bitu za sekundu,“ píšu vedci.
Jedným z hlavných problémov pri prevádzke moderných kvantových komunikačných systémov je, že svetlo pri pohybe cez optické vlákno postupne „vybledne“. Preto pri použití pozemných systémov prenosu dát je teraz vzdialenosť medzi uzlami kvantovej siete len niekoľko stoviek kilometrov.
Fyzici sa snažia tento problém vyriešiť dvoma spôsobmi. Na jednej strane sa dá obísť pomocou takzvaných opakovačov kvantových signálov – zariadení, ktoré dokážu kvantové signály, ktoré do nich vstupujú, prečítať, zosilniť a odoslať adresátovi bez toho, aby narušili integritu dát.
Na druhej strane je možné zväčšiť rozsah prenosu kvantových informácií výmenou dát nie cez pozemné optické káble, ale cez komunikačné satelity. Konkrétne ešte v septembri 2016 čínski vedci pod vedením profesora šanghajskej univerzity Jian-Wei Pana spustili podobné zariadenie – orbitálnu sondu Mo-Tzi. Okrem toho ho úspešne použili na prvé „medzikontinentálne“ relácie prenosu kvantových informácií.
Tieto experimenty, ako poznamenal Pan a jeho kolegovia, ukázali, že šifrované údaje možno prenášať podobným spôsobom. Počet prenesených fotónov však nestačil na úplné zašifrovanie spojenia v rámci štandardných protokolov pozemných komunikačných liniek.
Je to spôsobené tým, že „Mo-Tzi“ zostáva v „zornom poli“ pozemných staníc pomerne krátky čas. Počas tejto doby musíte mať čas na prenos kompletného kľúča na šifrovanie dát, ktoré pôjdu cez pevné linky. Dá sa to dosiahnuť dvoma spôsobmi – zvýšiť efektivitu už existujúceho systému na detekciu zapletených fotónov, alebo urobiť ich zdroj výkonnejším.
Pan a jeho kolegovia sa vybrali prvou cestou, zvýšili citlivosť pozemných ďalekohľadov, ktoré fungujú ako prijímače kozmických kvantových signálov, ako aj vyvinuli nové optické a mechanické komponenty, ktoré týmto nástrojom umožňujú presnejšie zamerať Mo-Tzu a zachytiť viac zapletených signálov. častice svetla.
Fyzici pomocou týchto ďalekohľadov vytvorili stály komunikačný kanál, ktorý spájal čínske mestá Nanshan a Delingha, ktoré sa nachádzali vo vzdialenosti 1120 km od seba. Dokáže preniesť úplný kľúč na šifrovanie dát v rámci krátkej komunikačnej relácie so satelitom, ktorá netrvá dlhšie ako 285 sekúnd. Počas tejto doby je "Mo-Ji" možné vidieť súčasne v Nanshan a Delinghe.
Tak, ako poznamenal Pan a jeho kolegovia, vedci prekonali všetky existujúce „pozemné“ rekordy pre vzdialenosť prenosu kvantových kľúčov. V minulosti to fyzici dosahovali len na vzdialenosti okolo sto kilometrov, pričom „Mo-Tzu“ dokázal tento úspech desaťnásobne zvýšiť.
Zatiaľ je však rýchlosť prenosu dát extrémne nízka – jeden bajt informácií sa prenáša približne jeden a pol minúty. Vedci veria, že sa im podarí stonásobne urýchliť odosielanie kvantových kľúčov, ak zvýšia výkon vysielača na palube „Mo-Tzu“ o dva rády. To sa im už podarilo počas iných satelitných experimentov.
Ak bude tento nápad úspešný, fyzici dúfajú, že premení „Mo-Tzu“ z experimentálnych kvantových satelitov na kategóriu komunikačných systémov, ktoré sa dajú v praxi použiť na vytvorenie akéhosi kozmického kvantového internetu.
Prečítajte si tiež: