Физики использовали для квантовой связи спутники

Ученые показали, что безопасная квантовая связь, гарантирующая секретность информации, которая сейчас работает только на небольших расстояниях, может осуществляться через спутники. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

РИА Новости: Информация в каналах квантовой связи гарантированно защищена от несанкционированного доступа, так как она кодируется «секретным ключом», основанным на принципах квантовой физики. Предыдущие попытки напрямую распределить квантовые ключи между двумя наземными пользователями в реальных условиях достигали расстояния максимум в 100 километров. Этот связано с тем, что потери фотонов — носителей квантовой информации — быстро растут с расстоянием. Проблему можно было бы решить с помощью дополнительных реле и ретрансляторов, но ретрансляционные станции представляют угрозу безопасности. Ученые из Китая, Сингапура и Великобритании во главе с Цзянь-Вэй Панем (Jian- Wei Pan) из Хэфейского научно-технологического университета­ предложили обойтись без ретрансляторов, используя для установления безопасной связи между двумя наземными станциями на Земле спутник. Данный метод, получивший название спутникового квантового распределения ключей на основе запутывания, основан на том, что квантовые свойства запутанных фотонов, даже разделенных большими расстояниями, идеально коррелируют в момент измерения. Новый метод сначала опробовали в лаборатории для спирального оптического волокна длиной 404 километра, а затем — для двух реальных наземных станций, расположенных на большом расстоянии друг от друга. Два телескопа для приема квантовых сигналов построили в Китае на расстоянии 1120 километров — в Делингхе и Наньшане. Когда спутник Micius Китайской академии наук, специально созданный для проведения квантовых экспериментов в космическом масштабе, проходил над станциями, он передавал на землю запутанные фотоны по двум нисходящим каналам связи.

Это первый в мире квантовый спутник связи, оснащенный коммуникатором квантового ключа, излучателем квантовой запутанности, процессором и высокоскоростным когерентным лазерным коммуникатором. Несмотря на то, что он работает на орбите с 2017 года, до последнего времени ученым не удавалось добиться необходимой эффективности и снизить количество ошибок передачи квантовых ключей до необходимого уровня. Разработка новой оптики для принимающих телескопов частично решила проблему и улучшила эффективность связи. Конечная скорость передачи через спутник секретного ключа на основе запутанности между двумя наземными станциями составила 0,12 бита в секунду. Проверка показала, что наземные приемники гарантируют невосприимчивость ко всем известным боковым каналам. Авторы отмечают, что метод спутникового квантового распределения ключей на основе запутывания не только увеличивает расстояние передачи квантовой информации в десять раз, но и повышает его практическую безопасность до беспрецедентного уровня. При условии использования надежных ретрансляторов он может стать основой для создания междугородних и даже глобальных сетей квантовой связи, считают ученые.

Рубрики и ключевые слова