Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Polak pomógł w osiągnięciu rekordowych 1120 km dla zabezpieczonej splątaniem kwantowym QKD

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii Chin w Hefei poinformowali o bezprzewodowym przekazaniu informacji o czasie i częstotliwości zegara optycznego na odległość ponad 100 kilometrów. To zaś umożliwi synchronizowanie i monitorowanie optycznych zegarów atomowych tam, gdzie nie można ich połączyć za pomocą światłowodów. Nowa technika będzie miała olbrzymie znaczenie dla metrologii, nawigacji czy systemów pozycjonowania, a także dla poszukiwania ciemnej materii czy testowania teorii względności.
      Optyczne zegary atomowe składają się z trzech głównych elementów. Tworzą go atomy lub jony, które przechodzą pomiędzy poziomami energetycznymi z dobrze zmierzoną i stabilną częstotliwością odpowiadającą częstotliwości promieniowania optycznego spektrum elektromagnetycznego. To one stanowią wzorzec atomowy. Drugim elementem jest niezwykle precyzyjny laser. Częstotliwość emitowanego przezeń światła jest dopasowana do różnicy energetycznej pomiędzy poziomami w atomach tworzących wzorzec atomowy. Pomiar odbywa się poprzez zliczanie zmian pola elektromagnetycznego w świetle laserowym.
      Jednak częstotliwość drgań znacznie wykracza poza możliwości elektroniki. Dlatego też rolę przekładni, która zlicza poszczególne drgania, pełni optyczny grzebień częstotliwości, czyli mówiąc wprost, laser femtosekundowy. Emituje on serię niezwykle krótkich – liczonych w femtosekundach – impulsów, spełniających rolę podziałki. Jest ona synchronizowana z częstotliwością światła lasera dopasowanego do wzorca atomowego. Uzyskanie naprawdę precyzyjnych pomiarów czasu wymaga jednak ciągłego porównywania czasu z co najmniej dwóch zegarów atomowych.

      Janwei Pan kierował zespołem, który przesłał dane pomiędzy systemem odbiorczym a zegarem atomowym na odległość 113 kilometrów. Po 10 000 sekund okazało się, że różnice między oboma systemami wynosiły mniej nią 4x10-19, co oznacza, że bezprzewodowego porównania czasu zegarów atomowych można dokonać z dokładnością 1 sekundy na 100 miliardów lat.
      Nasza praca otwiera drogę do porównywania czasów zegarów atomowych znajdujących się na satelitach z zegarami atomowymi na Ziemi, mówi Pan. Jego zdaniem w przyszłości będą mogły powstać całe sieci zegarów optycznych, łączące pomiędzy sobą zegary znajdujące się na satelitach, zegary na satelitach z zegarami naziemnymi oraz zegary naziemne pomiędzy sobą. Chińczycy przygotowują się teraz do przeprowadzenia eksperymentów, w ramach których chcą sprawdzić przekazywanie danych z zegarów atomowych zarówno pomiędzy satelitami, jak i pomiędzy satelitami a Ziemią. Mamy nadzieję, że niestabilność takiego systemu nie przekroczy 5x10-18 w ciągu 10 000 sekund, mówi Pan. Satelita, który posłuży tym eksperymentom, ma zostać wystrzelony w 2026 roku.
      Chińscy naukowcy wykorzystali podczas swoich badań technologie opracowane na potrzeby chińskiego satelity Micius, który generuje kwantowo splątane pary fotonów. Służy on do badań nad bezpiecznym przesyłaniem informacji kwantowej. Zaangażowany jest w nie wybitny polski uczony, profesor Artur Ekert, jeden z twórców kryptografii kwantowej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jednym z powodów, dla których NASA od wielu lat wspiera rozwój prywatnego przemysłu kosmicznego jest chęć skupienia się na eksploracji dalszych części przestrzeni kosmicznej i pozostawienie w prywatnych rękach wszelkich działań na niskiej orbicie okołoziemskiej. Jednym z takich działań może być zastąpienie przez sieć Starlink starzejącej się konstelacji TDRS (Tracking and Date Relay Satellite), która zapewnia łączność z Międzynarodową Stacją Kosmiczną.
      NASA już ogłosiła, że w przyszłej dekadzie chce wysłać na emeryturę sześć satelitów tworzących TDRS. A teraz poinformowała o zaproszeniu do współpracy sześciu prywatnych firm, w tym amerykańskich SpaceX i Viasat, brytyjskiej Inmarsat oraz szwajcarskiej SES, które mają zaprezentować swoje pomysły na spełnienie przyszłych wymagań NASA dotyczących komunikacji w przestrzeni kosmicznej.
      Pierwsza konstelacja satelitów TDRS pojawiła się na orbicie w latach 80. ubiegłego wieku. Została ona pomyślana jako wsparcie dla misji wahadłowców kosmicznych. Obecna, trzecia generacja satelitów, została wystrzelona w 2017 roku. Zadaniem TDRS jest zapewnienie nieprzerwanej łączności pomiędzy pojazdem znajdującym się na orbicie planety, a naziemnymi centrami kontroli NASA. Obecne TDRS wspiera misję Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, Teleskopu Hubble'a i inne misje naukowe.
      Do zapewnienia ciągłej łączności konieczna jest obecność co najmniej trzech satelitów na orbicie geostacjonarnej. Znajduje się ona na wysokości 36 000 kilometrów nad Ziemią, a okres orbitalny satelitów odpowiada okresowi obrotowemu Ziemi, dzięki czemu satelity są zawieszone nad tym samym punktem planety.
      Obecnie TDRS składa się z sześciu działających satelitów, ale trzy z nich to satelity drugiej generacji, liczą sobie ponad 20 lat i zbliża się koniec ich pracy. W latach 80., gdy rozwijaliśmy TDRS, komercyjne firmy nie były w stanie zapewnić takiej usługi. Jednak od tamtego czasu prywatny przemysł zainwestował w dziedzinę łączności satelitarnej znacznie więcej, niż NASA. Istnieje bardzo rozbudowana infrastruktura, zarówno na orbicie jak i na Ziemi, która może dostarczyć potrzebnych nam usług, mówi Eli Naffah, menedżer w wydziale Commercial Services Project, który odpowiada za współpracę NASA z partnerami komercyjnymi.
      Sześć zaproszonych do współpracy firm ma trzy lata na stworzenie systemów, za pomocą których zaprezentują NASA swoje możliwości w zakresie zapewnienia łączności z pojazdem na orbicie okołoziemskiej. Naffah mówi, że może to być wyzwaniem. Dotychczas bowiem komercyjne przedsiębiorstwa zajmujące się komunikacją za pomocą satelitów zapewniały łączność dla stacjonarnych anten naziemnych lub obiektów poruszających się ze stosunkowo niewielką prędkością, jak statki czy samoloty pasażerskie. Tymczasem NASA potrzebuje łączności z obiektami znajdującymi się w przestrzeni kosmicznej, która poruszają się ze znacznymi prędkościami. Międzynarodowa Stacja Kosmiczna okrąża Ziemię z prędkością 28 000 km/h.
      W ciągu najbliższych pięciu lat NASA ma zamiar zainwestować w projekt 278 milionów USD, a komercyjni partnerzy zainwestują w sumie 1,5 miliarda dolarów.
      Mamy nadzieję, że zaoszczędzimy nieco pieniędzy dzięki zakupie komercyjnych usług łączności, zrezygnowania z konieczności rozwoju i utrzymywania własnych satelitów komunikacyjnych i większym skupieniu się na badaniach naukowych i eksploracji kosmosu, dodaje Naffah.
      Rezygnacja z samodzielnego zapewniania łączności z obiektami na orbicie okołoziemskiej to kolejny krok w wycofywaniu się NASA z niskiej orbity okołoziemskiej. Już w tej chwili Agencja kupuje usługi transportowania astronautów i towarów od SpaceX i Northropa Grummana, a jeszcze w bieżącym roku do tej dwójki ma dołączyć Boeing. NASA oświadczyła też, że w roku 2030 wyłączy Międzynarodową Stację Kosmiczną i ma nadzieję, że od tej pory wszelkie prace na niskiej orbicie okołoziemskiej będą spoczywały na barkach prywatnych firm.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Częściowo sfosylizowane szczątki wielkiego wytępionego przez ludzi krokodyla, który mógł zostać rytualnie zabity na terenie dzisiejszych Chin, mogą rzucić nowe światło na ewolucję współczesnych krokodyli. Szczątki Hanyusuchus sinensis zostały znalezione w południowych Chinach. Zwierzę mogło mieć 6 metrów długości i było szczytowym drapieżnikiem w swoim środowisku.
      Z przekazów wiemy, że w IX wieku n.e. w delcie rzeki Han krokodyle były uważane za poważny problem. Ludzie masowo je tępili. Przekazy mówią, że urzędnik i poeta nazwiskiem Han Yu próbował ostrzec krokodyle i skłonić je do opuszczenia tych terenów. Poświęcił nawet świnię i kozę. Krokodyle nie rozpoznały jednak zagrożenia i wkrótce wygięły.
      Profesor Minoru Yoneda z Muzeum Uniwersytetu Tokijskiego, Masaya Iijima z Muzeum Uniwersytetu w Nagoi oraz profesor Jun Liu z Uniwersytetu Technologicznego Hefei w Chinach zbadali szczątki dwóch krokodyli krokodyli, zabitych prawdopodobnie w XIV i X wieku przed naszą erą. Na cześć Han Yu nazwali nowy gatunek Hanyusuchus sinensis.
      Iijima przyznaje, że od lat bada krokodyle, ale H. sinensis to najbardziej zdumiewające zwierzę, z jakim miał do czynienia. Każdy kojarzy krokodyle o ostro zakończonych pyskach i aligatory o pyskach tępo zakończonych. Jednak mniej osób przypomni sobie gawiala, o wąskiej wydłużonej czaszce. Hanyusuchus sinensis to gatunek gawiala, jednak najbardziej ekscytujące są cechy, które dzieli z pozostałymi krokodylami. To znaczące odkrycie, gdyż może zakończyć trwającą od dekad dyskusję o tym, jak, kiedy i w jako sposób krokodyle podzieliły się na znane obecnie trzy rodziny.
      H. sinensis to takson pośredni, który zmniejsza różnice morfologiczne dzielące gawiale indyjskie i malajskie, stwierdzają autorzy badań na łamach Proceedings of the Royal Society B. Dla badań nad ewolucją ważny jest każdy gatunek uznany za zaginione ogniwo. Hanyusuchus sinensis jest tym bardziej ważny, że został wytępiony przez człowieka. Oba badane krokodyle noszą ślady gwałtownego ataku i obcięcia głowy. Biorąc pod uwagę dowody, wskazujące, że oba osobniki zostały zabite przez ludzi, że gatunek już nie istnieje oraz historyczną dokumentację mówiącą o systematycznym tępieniu tych zwierząt musimy uznać, że to ludzie są odpowiedzialni za wyginięcie Hanyusuchus sinensis. Krokodyle to szczytowe drapieżniki swoich ekosystemów. Odgrywają olbrzymią rolę w utrzymaniu zdrowia ekosystemów słodkowodnych, mówi profesor Yoneda.
      Naukowiec specjalizuje się w badaniu początków chińskiej cywilizacji. Na wielu stanowiskach archeologicznych widział kości krokodyli i sądzi, że niektóre z nich mogły mieć znaczenie kulturowe. Nie tylko ja sądzę, że chiński gawial, Hanyusuchus sinensis, mógł zostawić ślady w cywilizacji starożytnych Chin. Niektóre postaci z chińskiej mitologii, a być może nawet mity o smokach, mogły powstać pod wpływem tego zwierzęcia. To mógł być jedyny gad starożytnych Chin, który polował na ludzi, mówi uczony.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W 2013 roku na północy Chin w pobliżu miasta Turfan znaleziono grób około 30-letniego mężczyzny, a w nim niemal kompletną skórzaną zbroję łuskową. Zachowała się ona tylko dzięki wyjątkowo suchemu klimatowi. Badania niezwykłego znaleziska podjął się międzynarodowy zespół z Niemiec, Rosji, USA i Chin prowadzony przez Patricka Wertmanna z Uniwersytetu w Zurichu. Zakończone właśnie badania wykazały, że zbroja pochodzi sprzed ok. 2700 lat i nie jest produktem miejscowym.
      Zbroje łuskowe składały się z metalowych łusek przyszytych do materiału. Chroniły one wojownika, nie krępując jego ruchów. Początkowo były bardzo cenne. Ze względu na koszt materiału oraz żmudny proces produkcyjny, pozwolić mogła sobie na nie elita. Bardzo rzadko znajduje się je pochowane wraz z właścicielem. Z czasem jednak, gdy pojawiły się wielkie imperia i ich armie, zbroje takie zaczęto wytwarzać bardziej masowo, korzystając przy tym z tańszych materiałów jak skóra.
      Na podstawie budowy i szczegółów konstrukcyjnych zbroi naukowcy doszli do wniosku, że powstała ona w imperium nowoasyryjskim pomiędzy rokiem 786 p.n.e. a 543 p.n.e. Zbroja była złożona z około 5444 mniejszych i 140 większych łusek i wraz z podściółką oraz pasami ściągającymi ważyła 4-5 kilogramów. Przypominała kamizelkę, chroniącą przód tułowia, biodra, boki oraz dół pleców. Można było ją szybko założyć bez niczyjej pomocy, a dzięki pasom można ją było dostosować do różnych wielkości ciała.
      Zbroje takie były produkowane w dużej liczbie, mówi Patrick Wertmann. Wraz z rozpowszechnieniem się rydwanów w IX wieku pojawiła się specjalna zbroja dla jeźdźców. Później stała się ona standardowym wyposażeniem wojsk imperium nowoasyryjskiego.
      Znaleziona w Chinach zbroja, chociaż nie jest identyczna, częściowo pod względem stylistycznym i funkcjonalnym przypomina zbroję o nieznanym pochodzeniu przechowywanym w Metropolitan Museum of Art w Nowym Jorku. Naukowcy nie wykluczają, że są to zbroje różnych jednostek tej samej armii. Ta z Met Museum mogła być zbroją piechura, ta znaleziona w Chinach była zbroją jeźdźca.
      Nie wiadomo, czy zbroja z Chin należała do miejscowego najemnika walczącego w armii asyryjskiej, który przywiózł ją do domu czy też była zdobyczą wojenną. Nawet mimo tego, że nie jesteśmy stwierdzić, w jaki sposób zbroja łuskowa trafiła z Asyrii na północ Chin, jest ona jednym z rzadkich dowodów transferu technologii pomiędzy wschodem a zachodem Eurazji na początkach pierwszego tysiąclecia przed naszą erą, mówi Wertmann.
      Szczegóły badań opublikowano na łamach Quaternary International.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od dziesięcioleci astronomowie sądzą, że sąsiadujące z Drogą Mleczną galaktyki karłowate są jej satelitami, czyli zostały przechwycone przez naszą galaktykę i towarzyszą jej od miliardów lat. Teraz, dzięki danym z misji Gaia, zmierzono ruch tych galaktyk z niespotykaną wcześniej dokładnością, a uzyskane wyniki zaskoczyły ekspertów.
      François Hammer z Observatoire de Paris oraz grupa uczonych z innych krajów europejskich i Chin wyliczyli trasy 40 galaktyk karłowatych w pobliżu Drogi Mlecznej. Okazało się, że poruszają się one znacznie szybciej niż wielkie gwiazdy oraz gromady gwiazd krążące wokół naszej galaktyki. Prędkość tych galaktyk jest tak duża, że nie mogą znajdować się na orbitach wokół Drogi Mlecznej, gdyż gdyby tak było, interakcja z naszą galaktyką zmniejszyłaby ich energię orbitalną oraz moment pędu.
      W przeszłości Droga Mleczna wchłonęła wiele galaktyk karłowatych. Przed rokiem astronomowie odtworzyli jej drzewo genealogiczne, odkrywając nieznaną wcześniej – prawdopodobnie najważniejszą w jej dziejach – kolizję z Krakenem. Natomiast 8–10 miliardów lat temu taki los spotkał galaktykę Gaia-Enceladus. Do dzisiaj jesteśmy w stanie określić, które z gwiazd wchodziły w jej skład, gdyż mają one odmienne orbity i energie. Z kolei 4–5 miliardów lat temu Droga Mleczna przechwyciła galaktykę karłowatą Sagittarius i właśnie rozrywa ją na strzępy. Energia gwiazd tej galaktyki jest większa niż gwiazd Gaia-Enceladus, co wskazuje, że krócej znajdują się one pod wpływem Drogi Mlecznej. Tymczasem energia większości galaktyk karłowatych w pobliżu Drogi Mlecznej jest wciąż duża, a to oznacza, że znalazły się w naszym sąsiedztwie zaledwie w ciągu ostatnich kilku miliardów lat.
      Warto tutaj przypomnieć o przypadku Wielkiego Obłoku Magellana. To duża galaktyka karłowata, która jest tak blisko Drogi Mlecznej, że widać ją w postaci smugi na nocnym niebie półkuli południowej. Jeszcze przed dwiema dekadami sądzono, że Wielki Obłok jest galaktyką satelitarną. Jednak gdy zmierzono jej prędkość okazało się, że przemieszcza się zbyt szybko, by być grawitacyjnie związaną z naszą galaktyką. Okazało się, że obie galaktyki spotkały się po raz pierwszy. Teraz dowiadujemy się, że tak jest w przypadku większości galaktyk karłowatych.
      Rodzi się więc pytanie, czy wspomniane galaktyki karłowate nas miną czy też zostaną przechwycone i wejdą na orbitę Drogi Mlecznej? Część z nich zostanie przechwycona i stanie się satelitami, uważa Hammer. Jednak stwierdzenie, które to będą jest trudne, gdyż zależy to od masy Drogi Mlecznej, a tej naukowcy nie potrafią obecnie dokładnie określić. Tym bardziej, że na bieżąco wchłania ona materiał z sąsiednich galaktyk.
      Gdy galaktyka karłowata znajdzie się na orbicie Drogi Mlecznej, zwykle oznacza to dla niej wyrok śmierci. Nasza galaktyka jest duża, więc generuje gigantyczne siły pływowe oddziałujące na otoczenie. Są one tak wielkie, że potrafią rozerwać galaktykę karłowatą już przy pierwszym okrążeniu na orbicie. Oprzeć się tej niszczycielskiej sile mogą tylko te galaktyki karłowate, które w znaczącym stopniu składają się z ciemnej materii. Z tego też powodu, dopóki sądzono, że większość galaktyk karłowatych jest satelitami Drogi Mlecznej krążących wokół niej od wielu miliardów lat, uważano, że muszą one zawierać dużo ciemnej materii, skoro nie zostały jeszcze zniszczone. Teraz, gdy dowiedzieliśmy się, że nie są satelitami, okazuje się, że nie muszą zawierać ciemnej materii. Naukowcy będą więc chcieli zbadać, czy galaktyki te znajdują się w stanie równowagi, czy też właśnie są niszczone przez Drogę Mleczną.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...