Znajdź zawartość

Inżynierowie z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii we współpracy z kolegami z innych instytucji z Chin i Stellenbosch University z RPA zaprezentowali pierwszego na świecie mikrosatelitę, który w czasie rzeczywistym przeprowadził kwantową dystrybucję klucza (QKD) z wieloma niewielkimi mobilnymi stacjami naziemnymi. Urządzenia na mikrosatelicie ważyły 23 kilogramy, a przenośne stacje naziemne około 100 kg. Podczas pojedynczego przelotu satelity do stacji przekazano 1,07 Mb bezpiecznego klucza kwantowego. Komunikacja kwantowa jest znacznie bezpieczniejsza od tradycyjnych metod komunikacyjnych. Dlatego budzi olbrzymie zainteresowanie. Zbudowano już fizyczne sieci kwantowe, mają one jednak ograniczony zasięg i wciąż zmagają się z licznymi problemami. Jednym ze sposobów na bezpieczne przesyłanie informacji na duże odległości jest więc wykorzystanie satelitów do komunikacji kwantowej. Szczególnie obiecujące jest zaś wykorzystanie dużych konstelacji mikrosatelitów, zdolnych do komunikowania się z niewielkimi mobilnymi stacjami naziemnymi. Chińsko-południowoafrykański zespół opracował kilka nowych technologii, dzięki którym  w połowie 2022 roku wystrzelono Jinan-1, pierwszego kwantowego satelitę. Wielkim osiągnięciem jest też stworzenie naziemnym kompaktowych optycznych stacji komunikacyjnych, które dzięki niewielkiej masie mniejszej niż 100 kg – to o dwa rzędy wielkości mniej niż dotychczas używane stacje – można łatwo umieścić w dowolnym miejscu. Podczas eksperymentu Jinan-1 zestawił optyczne połączenie z wieloma stacjami znajdującymi się w Jinan, Hefei, Wuhan, Pekinie, Szanghaju oraz Stellenbosch. Transmisja z satelity odbywała się z prędkością około 250 milionów fotonów na sekundę. Przy każdym przelocie generował się około 1 megabita kluczy kwantowych. W ten sposób udało się bezpieczne przesyłać kwantowe klucze szyfrujące pomiędzy Pekinem a Stellenbosch, które dzieli 12 900 kilometrów. « powrót do artykułu

Polak, profesor Artur Ekert, wykorzystał chińskiego satelitę Micius do zabezpieczenia za pomocą splątania kwantowej dystrybucji klucza szyfrującego (QKD) na rekordową odległość 1120 kilometrów. Został on przesłany pomiędzy dwoma chińskimi obserwatoriami. Ekert już w swojej pracy doktorskiej wykazał, jak wykorzystać splątanie kwantowe do zabezpieczenia informacji. Obecnie uczony specjalizuje się w przetwarzaniu informacji w systemach kwantowo-mechanicznych. Satelita Micius został wystrzelony w 2016 roku. Generuje on kwantowo splątane pary fotonów. Już w 2017 roku Micius udowodnił, że jest w stanie wysłać splątane fotony do odbiorców oddalonych od siebie o 1200 kilometrów. Teraz wiemy, że możliwe jest też wykorzystanie go do kwantowej dystrybucji klucza szyfrującego (QKD) zabezpieczonej za pomocą splątania kwantowego. Ekert i jego grupa znacząco poprawili rekord w odległości kwantowej dystrybucji klucza szyfrującego. Dotychczas udało się go przesłać na odległość 100 kilometrów za pomocą światłowodu. Światłowody są dobre na średnie odległości, jakieś 30 do 50 kilometrów. Jednak generują zbyt duży szum na dłuższych dystansach, wyjaśnia uczony. Najnowszy system komunikacji charakteryzuje odsetek błędów rzędu 4,5%. To niezwykle ważna cecha przyszłych systemów komunikacji kwantowej, gdyż jakakolwiek próba jej podsłuchania skończy się zwiększeniem odsetka błędów. Zatem niezwykle ważne jest, by znajdował się on na niskim poziomie, gdyż w ten sposób łatwo będzie wyłapać dodatkowe błędy i odkryć próbę podsłuchu. Prace Ekerta i jego chińskich kolegów to pierwszy, ale niezwykle ważny krok w kierunku bezpiecznego kwantowego internetu. Jak czytamy na łamach Nature, QKD pozwala dobrze zabezpieczyć przesyłaną informację. W laboratoriach udało się go przesłać za pomocą światłowodu na odległość 404 kilometrów, jednak w praktyce granicą jest 100 kilometrów. Co prawda odległość tę można zwiększyć, ale wymaga to zastosowania przekaźników. Te zaś stanową słabe punkty systemu. Długodystansową kwantową dystrybucję klucza można by zabezpieczyć za pomocą splątania kwantowego, jednak to wymagałoby zastosowania kwantowych przekaźników, których technologia jest dopiero w powijakach i nie nadaje się do zastosowań w praktyce. Stąd też pomysł na wykorzystanie satelity, który pozwala wysłać dane na większą odległość bez konieczności uciekania się do pomocy zaufanych stacji przekaźnikowych. Dzięki wyspecjalizowanemu satelicie oraz obserwatoriom wyposażonym w odpowiednie urządzenia udało się dokonać zabezpieczonej splątaniem kwantowej dystrybucji klucza pomiędzy ośrodkami oddalonymi od siebie w linii prostej o 1120 kilometrów. Tempo przesyłania klucza wynosiło 0,12 bita na sekundę. Prędkość nie jest oczywiście imponująca, jednak Ekert i naukowcy z Hefei, Szanghaju, Chengdu i Singapuru wykazali, że można wysyłać superbezpieczne dane na duże odległości minimalizując liczbę urządzeń, przez które one przechodzą. « powrót do artykułu