Với sự trợ giúp của vệ tinh "Mo-Ji", các nhà vật lý từ Trung Quốc, Singapore và Vương quốc Anh đã kết nối các thành phố Nanshan và Delingha với đường dây liên lạc lượng tử chính thức dài nhất được bảo vệ khỏi hack.
"Sử dụng một vệ tinh liên lạc, chúng tôi đã thực hiện trao đổi khóa lượng tử giữa hai trạm mặt đất cách nhau 1120 km. Điều này có thể thực hiện được nhờ thực tế là chúng tôi đã tăng hiệu suất truyền của các photon vướng víu lên khoảng bốn lần và đạt được tốc độ 0,12 bit mỗi giây,” các nhà nghiên cứu viết.
Một trong những vấn đề chính trong hoạt động của các hệ thống truyền thông lượng tử hiện đại là ánh sáng dần dần "mờ dần" khi di chuyển qua một sợi quang. Do đó, khi sử dụng các hệ thống truyền dữ liệu trên mặt đất, khoảng cách giữa các nút mạng lượng tử giờ chỉ còn vài trăm km.
Các nhà vật lý đang cố gắng giải quyết vấn đề này theo hai cách. Một mặt, nó có thể bị bỏ qua với sự trợ giúp của cái gọi là bộ lặp tín hiệu lượng tử - thiết bị có thể đọc tín hiệu lượng tử đi vào chúng, khuếch đại chúng và gửi chúng đến người nhận mà không vi phạm tính toàn vẹn của dữ liệu.
Mặt khác, có thể tăng phạm vi truyền thông tin lượng tử bằng cách trao đổi dữ liệu không phải thông qua cáp quang trên mặt đất mà thông qua các vệ tinh liên lạc. Đặc biệt, vào tháng 2016 năm , các nhà khoa học Trung Quốc dưới sự lãnh đạo của giáo sư Jian-Wei Pan thuộc Đại học Thượng Hải đã cho ra mắt một thiết bị tương tự - tàu thăm dò quỹ đạo Mo-Tzi. Ngoài ra, họ đã sử dụng thành công nó cho các phiên truyền thông tin lượng tử "liên lục địa" đầu tiên.
Những thí nghiệm này, theo ghi nhận của Pan và các đồng nghiệp của ông, cho thấy dữ liệu được mã hóa có thể được truyền đi theo cách tương tự. Tuy nhiên, số lượng photon truyền đi không đủ để mã hóa hoàn toàn kết nối trong các giao thức tiêu chuẩn của đường truyền thông trên mặt đất.
Điều này là do "Mo-Tzi" vẫn ở trong "tầm nhìn" của các trạm mặt đất trong một thời gian khá ngắn. Trong thời gian này, bạn cần có thời gian để chuyển toàn bộ khóa mã hóa dữ liệu sẽ đi qua đường dây cố định. Điều này có thể đạt được theo hai cách - tăng hiệu quả của hệ thống hiện có để phát hiện các photon vướng víu hoặc làm cho nguồn của chúng mạnh hơn.
Pan và các đồng nghiệp của ông đã đi theo con đường đầu tiên, tăng độ nhạy của kính viễn vọng trên mặt đất đóng vai trò là máy thu tín hiệu lượng tử vũ trụ, cũng như phát triển các thành phần cơ học và quang học mới cho phép các thiết bị này nhắm mục tiêu Mo-Tzu chính xác hơn và thu được nhiều vướng víu hơn. hạt ánh sáng.
Sử dụng những kính viễn vọng này, các nhà vật lý đã tạo ra một kênh liên lạc cố định kết nối các thành phố Nanshan và Delingha của Trung Quốc, nằm cách nhau 1120 km. Nó có thể truyền một khóa đầy đủ để mã hóa dữ liệu trong một phiên giao tiếp ngắn với vệ tinh, kéo dài không quá 285 giây. Trong thời gian này, "Mo-Ji" có thể được nhìn thấy đồng thời ở Nanshan và Delinghe.
Do đó, như Pan và các đồng nghiệp của ông đã lưu ý, các nhà khoa học đã phá vỡ mọi kỷ lục "mặt đất" hiện có về khoảng cách truyền của các khóa lượng tử. Trước đây, các nhà vật lý chỉ đạt được điều này ở khoảng cách khoảng một trăm km, trong khi "Mo-Tzu" có thể tăng thành tích này lên gấp mười lần.
Tuy nhiên, cho đến nay tốc độ truyền dữ liệu là cực kỳ thấp - một byte thông tin được truyền trong khoảng một phút rưỡi. Các nhà khoa học tin rằng họ sẽ có thể tăng tốc độ gửi các khóa lượng tử lên hàng trăm lần nếu tăng công suất của máy phát trên tàu "Mo-Tzu" lên hai bậc độ lớn. Họ đã làm điều này trong các thí nghiệm vệ tinh khác.
Nếu ý tưởng này thành công, các nhà vật lý hy vọng rằng nó sẽ biến "Mo-Tzu" từ các vệ tinh lượng tử thử nghiệm thành một loại hệ thống liên lạc có thể được sử dụng trong thực tế để tạo ra một loại internet lượng tử vũ trụ.
Đọc thêm: