МОСКВА, 2 мая. /ТАСС/. Исследователи из России разработали математическую модель, позволяющую быстро оценивать эффективность спутниковой квантовой связи, а также ускорять и упрощать обмен данными между наземными и космическими элементами подобных сетей. Об этом во вторник сообщила пресс-служба МФТИ.
"Для создания спутников с квантовой линией связи важно уметь правильно рассчитывать параметры спутника, приемной наземной станции и скорости передачи данных. Предложенная модель квантового канала связи позволит предсказать скорость распределения ключа. Это поможет при создании нашего спутника в будущем", - сообщил заведующий лабораторией НИТУ "МИСиС" Владимир Курочкин, чьи слова приводит пресс-служба МФТИ.
Одна из главных проблем в работе современных систем квантовой связи заключается в том, что свет постепенно угасает при движении через оптоволокно. По этой причине расстояние между узлами квантовых сетей сейчас составляет несколько сотен километров при использовании наземных систем передачи данных.
Повысить дальность передачи квантовой информации можно, обмениваясь данными не через наземные оптоволоконные кабели, а через спутники связи. В частности, еще в сентябре 2016 года ученые из Китая запустили подобный аппарат, орбитальный зонд "Мо-Цзы", и успешно использовали зонд для проведения первых "межконтинентальных" сессий передачи квантовой информации. В России разработкой подобных технологий занимается компания QSpace, один из стартапов Российского квантового центра (РКЦ).
Оптимизация квантовой связи
Курочкин и его коллеги из МФТИ, НИТУ "МИСиС" и РКЦ разработали алгоритм, который позволяет оценивать, насколько эффективно квантовые спутники связи обмениваются частицами света с наземными станциями, и использовать эти оценки для оптимизации процесса квантового распределения ключей шифрования.
Для получения подобных сведений ученые детально изучили то, как различные физические факторы, в том числе затухание лазерного луча под действием атмосферы, влияют на качество связи между квантовыми спутниками связи и наземными станциями слежения. Эти данные ученые применили для создания математической модели, которая детально описывает процесс взаимодействия "Мо-Цзы" и его будущих аналогов с двумя распространенными типами телескопов, применяемых в качестве приемников сигналов.
"Проверка модели и феноменологических параметров была проведена с использованием опубликованных экспериментальных данных со спутника "Мо-Цзы". Используя нашу модель для реальных наземных станций на базе телескопов с апертурой 300 мм и 600 мм, мы смоделировали скорость генерации секретного ключа, получаемого в ходе сеанса квантового распределения ключей с данным космическим аппаратом", - пояснил аспирант МФТИ Александр Хмелев.
Расчеты подтвердили, что разработанный алгоритм корректно определяет то, насколько эффективно "Мо-Цзы" и наземные станции обменивались ключами шифрования. В будущем этот подход позволит создать оптимальные системы обмена ключами на базе российских квантовых спутников и наземных станций слежения, подытожили исследователи.
