Все новости

В Китае создали защищенный квантовый канал связи длиной 1120 км

Правда, пока данные передаются по нему достаточно медленно – на отправку одного байта уходит около полутора минут

ТАСС, 15 июня. С помощью спутника "Мо-Цзы" физики из Китая, Сингапура и Великобритании объединили города Наньшань и Дэлинха самой длинной полноценной квантовой линией связи, которая защищена от взлома. Результаты их работы опубликовал научный журнал Nature.

"С помощью спутника связи мы произвели квантовый обмен ключами между двумя наземными станциями, которые находятся на расстоянии 1120 км друг от друга. Это стало возможно благодаря тому, что мы повысили эффективность передачи запутанных фотонов примерно в четыре раза и достигли скорости в 0,12 бит в секунду", – пишут исследователи.

Одна из главных проблем в работе современных систем квантовой связи заключается в том, что свет при движении через оптоволокно постепенно "угасает". Поэтому при использовании наземных систем передачи данных расстояние между узлами квантовых сетей сейчас составляет всего несколько сотен километров.

Физики пытаются решить эту проблему двумя путями. С одной стороны, ее можно обойти с помощью так называемых повторителей квантовых сигналов – устройств, которые могут считывать поступающие в них квантовые сигналы, усиливать их и отправлять адресату, не нарушая целостности данных.

С другой стороны, повысить дальность передачи квантовой информации можно, обмениваясь данными не через наземные оптоволоконные кабели, а через спутники связи. В частности, еще в сентябре 2016 года китайские ученые под руководством профессора Шанхайского университета (Китай) Цзянь-Вэй Паня запустили подобный аппарат –орбитальный зонд "Мо-Цзы". Кроме того, они успешно использовали его для первых "межконтинентальных" сессий передачи квантовой информации.

Эти эксперименты, как отмечают Пань и его коллеги, показали, что зашифрованные данные можно передавать подобным образом. Однако количества передаваемых фотонов не хватало для того, чтобы полноценно шифровать соединение в рамках стандартных протоколов наземных линий связи.

Космический квантовый интернет

Это связано с тем, что "Мо-Цзы" остается в "поле зрения" наземных станций достаточно недолго. За это время нужно успеть передать полный ключ для шифровки данных, которые пойдут через наземные линии. Этого можно добиться двумя путями – повысить эффективность уже существующей системы обнаружения запутанных фотонов, или же сделать их источник более мощным.

Пань и его коллеги пошли по первому пути, повысив чувствительность наземных телескопов, которые играют роль приемников космических квантовых сигналов, а также разработав новые оптические и механические компоненты, которые позволяют этим приборам точнее наводиться на "Мо-Цзы" и улавливать больше запутанных частиц света.

Используя эти телескопы, физики создали постоянный канал связи, который соединил китайские города Наньшань и Дэлинха, расположенные на расстоянии 1120 км друг от друга. Он может передавать полноценный ключ для шифрования данных в рамках короткой сессии связи со спутником, которая длится не более 285 секунд. За это время "Мо-Цзы" виден одновременно и в Наньшане, и в Дэлинхе.

Таким образом, как отмечают Пань и его коллеги, ученые побили все существующие "наземные" рекорды по дальности передачи квантовых ключей. В прошлом физики добились этого лишь на расстояниях около ста километров, тогда как "Мо-Цзы" смог в десять раз увеличить это достижение.

Впрочем, пока скорость передачи данных крайне мала – один байт информации передается примерно полторы минуты. Ученые считают, что они смогут ускорить отправку квантовых ключей в сотни раз, если повысят мощность передатчика на борту "Мо-Цзы" на два порядка. Они уже делали подобное во время других экспериментов со спутником.

Если эта идея увенчается успехом, то это, как надеются физики, переведет "Мо-Цзы" из экспериментальных квантовых спутников в разряд систем связи, которыми можно будет пользоваться на практике для создания своеобразного космического квантового интернета.