Wystrzelony ponad rok temu chiński satelita zademonstrował obecnie dystrybucję klucza kwantowego na ziemię, potencjalnie dając mu kontrolę nad globalną siecią komunikacyjną. Technologia ta niewątpliwie będzie współgrała z jej ambicjami stworzenia dominującej globalnej waluty blockchain, ponieważ będzie „nie do hakowania”. ⁃ Edytor TN
Chińscy naukowcy jako pierwsi zrealizowali kwantową dystrybucję klucza z satelity na ziemię, kładąc podwaliny pod budowę odpornej na hakowanie globalnej sieci komunikacji kwantowej.
Osiągnięcie oparte na eksperymentach przeprowadzonych z pierwszym na świecie satelitą kwantowym, Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), zostało opublikowane w autorytatywnym czasopiśmie naukowym Nature w czwartek.
Recenzenci Nature zauważyli, że eksperyment był imponującym osiągnięciem i stanowił kamień milowy w tej dziedzinie.
Nazwany „Micius”, na cześć chińskiego filozofa i naukowca z V wieku pne, którego uznano za pierwszą osobę, która przeprowadziła eksperymenty optyczne, satelita o masie 5 kilogramów został wysłany na orbitę synchroniczną ze Słońcem na wysokości 600 kilometrów na 500 sierpnia 16.
Pan Jianwei, główny naukowiec QUESS i akademik Chińskiej Akademii Nauk (CAS), powiedział, że satelita wysłał klucze kwantowe do stacji naziemnych w Xinglong, w prowincji Hebei w północnych Chinach, oraz w Nanshan, niedaleko Urumqi, stolicy północno-zachodnich Chin Xinjiang Uygur. Region autonomiczny.
Odległość komunikacji między satelitą a stacją naziemną waha się od 645 kilometrów do 1,200 kilometrów, a szybkość transmisji klucza kwantowego z satelity do ziemi jest do 20 rzędów wielkości bardziej wydajna niż oczekiwano przy użyciu światłowodu tej samej długości, powiedział: Patelnia.
Kiedy satelita leci nad Chinami, zapewnia okno eksperymentu trwające około 10 minut. W tym czasie, zgodnie z Pan, bezpieczny klucz 300 kbit może zostać wygenerowany i wysłany przez satelitę.
„To, na przykład, może zaspokoić zapotrzebowanie na absolutnie bezpieczne połączenie telefoniczne lub przesłanie dużej ilości danych bankowych” - powiedział Pan.
„Satelitarna dystrybucja klucza kwantowego może być połączona z metropolitalnymi sieciami kwantowymi, w których światłowody są wystarczające i wygodne, aby połączyć wielu użytkowników w mieście powyżej 100 km. Możemy zatem wyobrazić sobie zintegrowaną kwantową sieć kosmiczno-naziemną, umożliwiającą kryptografię kwantową - najprawdopodobniej pierwsze komercyjne zastosowanie informacji kwantowej - przydatne w skali globalnej ”- powiedział Pan.
Dodał, że ustanowienie niezawodnego i wydajnego połączenia przestrzeń-ziemia dla wiernego przesyłania stanu kwantowego toruje drogę do globalnych sieci kwantowych.
KOMUNIKACJA HACK-PROOF
Bardzo pożądana jest prywatna i bezpieczna komunikacja. Tradycyjna kryptografia z kluczem publicznym zwykle opiera się na postrzeganej trudności obliczeniowej niektórych funkcji matematycznych.
Ale potężny komputer kwantowy, który naukowcy na całym świecie wciąż rozwijają, jest postrzegany jako zagrożenie, ponieważ może sprawić, że wszystko na konwencjonalnym komputerze będzie można zhakować.
Jednak podobnie jak moneta z dwiema stronami, mechanika kwantowa służy również jako obrona informacji.
Wykorzystując kwantowe splątanie, technologia kwantowego klucza jest wykorzystywana w komunikacji kwantowej, co wyklucza możliwość podsłuchu i doskonałe zabezpieczenie komunikacji.
Pan wyjaśnił, że klucz kwantowy jest tworzony przez ciąg liczb losowych generowanych między dwoma komunikującymi się użytkownikami w celu kodowania informacji. Po przechwyceniu lub zmierzeniu stan kwantowy klucza zmieni się, a przechwycone informacje ulegną samozniszczeniu.
Podsłuchujący na kanale kwantowym, próbujący uzyskać informacje o kluczu, nieuchronnie wprowadzi zakłócenia do systemu i może zostać wykryty przez komunikujących się użytkowników, powiedział Pan.
NARUSZANIE GRANIC W PRZESTRZENI
W praktyce osiągalna odległość dla dystrybucji klucza kwantowego została ograniczona do kilkuset kilometrów ze względu na utratę fotonów w transmisji przez światłowody, powiedział Pan.
„Gdybyśmy przesłali klucz kwantowy przez światłowód 1,200 km, nawet z doskonałym źródłem pojedynczych fotonów i idealnymi detektorami pojedynczych fotonów, uzyskalibyśmy tylko 1-bitowy klucz przesiany w ciągu sześciu milionów lat” - powiedział Pan.
Bardziej bezpośrednim i obiecującym rozwiązaniem dla globalnej dystrybucji klucza kwantowego są satelity. Pan powiedział, że transmisja fotonów między satelitą a stacjami naziemnymi znacznie poszerza zasięg komunikacji kwantowej.
W porównaniu z kanałami naziemnymi, połączenie satelity z ziemią znacznie zmniejszyło straty. Dzieje się tak głównie dlatego, że efektywna grubość atmosfery wynosi 10 km, a większość ścieżki transmisji fotonu przebiega w pustej przestrzeni z pomijalną absorpcją i turbulencjami.
Naukowcy oczekują, że komunikacja kwantowa fundamentalnie zmieni rozwój człowieka w ciągu najbliższych dwóch lub trzech dekad, ponieważ istnieją ogromne perspektywy zastosowania nowej generacji komunikacji w takich dziedzinach jak obrona, wojsko i finanse.
wpDiscuz