Китай создал квантовый сигнал связи с помощью спутника

19.06.2020 1:46

Международная команда ученых объявила о первой одновременной передаче зашифрованного квантового сообщения, которое было отправлено с космического спутника на два наземных телескопа, расположенных на расстоянии 1120 километров друг от друга. Таким безопасным каналом связи ученым удалось соединить города Наньшань и Дэлинха. Правда, пока данные передаются довольно медленно – на отправку одного байта уходит около полутора минут. Как пишет испанская El Pais, несмотря на то, что квантовые явления происходят в микроскопических масштабах, они могут оказывать влияние на видимый мир.

Китайские ученые создали квантовую линию связи. Ее длина превышает тысячу километров.

Что такое квантовый канал связи?

Используя спутник «Мо-Цзы» физики из Китая, Великобритании и Сингапура создали квантовый канал связи между двумя китайскими городами. Необходимо отметить, что одна из главных проблем в работе современных систем квантовой связи заключается в том, что свет при движении через оптоволокно постепенно «угасает», поэтому для ретранслятора был использован спутник «Мо-Цзы» (Micius):

Используя спутник связи «Мо-Цзы» нам удалось произвести квантовый обмен ключами между двумя наземными станциями. Это стало возможным благодаря повышению эффективности передачи запутанных фотонов примерно в четыре раза и достижению скорости в 0,12 бит в секунду. А вот используя наземные системы передачи данных расстояние между узлами квантовых сетей составляет всего несколько сотен километров – пишут авторы в новой работе.

Теоретически, квантовое распределение является абсолютно безопасным способом обмена секретными ключами между удаленными пользователями. Метод основывается на фундаментальных законах квантовой физики: процесс измерения квантовой системы изменяет ее состояние. Как пишет The Conversation, две частицы могут быть переплетены таким образом, что то, что происходит с одной, мгновенно происходит с другой, даже если их разделяют миллиарды километров. Если кто-то пытается наблюдать эти частицы во время передачи, их состояние меняется, а запутанность нарушается. Это свойство позволяет создать систему связи, теоретически невозможную для взлома, поскольку сам факт наблюдения уничтожает сообщение.

Изображение предоставил Nature Juan Yin, / Nature, 2020

Если все происходящее кажется несколько удивительным, то вам будет интересно узнать, что в течение многих лет Китай, Европа и США работают над развитием квантовых коммуникационных сетей для отправки официальных сообщений или создания систем кибербезопасности на стратегических объектах. Ранее в лабораторных условиях исследователи продемонстрировали экспериментальное распределение ключа используя оптоволокна длиной 421 км.

Чтобы всегда быть в курсе последних научных открытий в области физики, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram!

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые подробно описывают передачу секретного ключа, написанного парами запутанных фотонов — частиц света с помощью спутника «Мо-Цзы», который вращается на расстоянии 500 километров от Земли. Использование спутника имеет решающее значение, поскольку передача этих сообщений с использованием оптического волокна теряет много фотонов, так что ретрансляторы требуются каждые 100 или 150 километров. Более того, ретранслятор со всеми его механическими компонентами может быть взломан.

Мир квантовой информации

Примечательно, что в опубликованном исследовании ученые наглядно демонстрируют защиту своей системы связи от различных типов атак и показывают, что она безопасна. Ее скорость и эффективность в 100 миллионов раз выше, чем у наземного оптического волокна. Работа закладывает основу глобальной квантовой коммуникационной сети, подчеркивают авторы исследования. И действительно, до сих пор никому не удавалось осуществить передачу квантового сообщения на таком большом расстоянии.

Власти Поднебесной много лет инвестируют крупные суммы денег в новые технологии квантовой связи как в космосе, так и на земле. В предыдущем эксперименте исследователям удалось подключить Пекин и Шанхай к волоконно-оптической сети для передачи квантовых ключей. Кроме того, страна поставила несколько рекордов в области связи из космоса, например, передача в 2017 году квантового ключа, который позволил поддерживать телеконференцию между Веной и Пекином на расстоянии более 7000 километров, кстати, также с помощью спутника спутника «Мо-Цзы».

Квантовая связь – это совокупность методов для передачи закодированной информации в квантовых состояниях из одной точки в другую.

Разница заключается в том, что в прошлый раз спутник выступал в качестве сейфа для хранения ключа при перемещении из точки А в точку В. Именно во время передачи сигнал становится уязвим для шпионажа. Напомним, что концепция квантовой связи была придумана в Европе, и именно здесь были проведены первые фундаментальные эксперименты в этой области. Но так как Китай делает большую ставку на освоение этой технологии, эта область научных исследований щедро финансируется. Авторы исследования также полагают, что успех последнего эксперимента подтолкнет Европу к разработке собственной сети, правда, используя свои технологий. Что, не могу не отметить, несколько странно, так как у науки не существует границ.

Источник