Mini-satelliit sillutab teed kvantkommunikatsioonile kogu maailmas

Mini-satelliit sillutab teed kvantkommunikatsioonile kogu maailmas

Teadlased püstitasid kvantkommunikatsiooni kaugusrekordi, saates salajase krüpteerimisvõtme Hiinast Lõuna-Aafrikasse ligi 13 000 km kaugusele. Kasutati kulutõhusat ja kerget "mikrosatelliiti".

Satelliit suutis saata spetsiaalsete kvantolekutega valgusimpulsse Pekingi ühelt katuselt teisele Kaplinna lähedal asuvas Stellenboschi ülikoolis. Need impulsid tekkisid kvantvõti, mida kasutati kahe pildi krüptimiseks – üks Hiina müürist ja üks, mis näitab osa Stellenboschi ülikoolilinnakust. See saavutus, teatud tüüpi krüptimine, mida tuntakse kvantvõtmejaotuse (QKD) nime all, on samm võimaluse suunas saata üliturvalisi sõnumeid mis tahes asukoha vahel, isegi väga kaugel üksteisest. Seda kirjeldati 19. märtsil ajakirjas Nature 1.

Satelliit nimega Jinan-1 on kümme korda kergem, 45 korda odavam ja oluliselt tõhusam kui tema eelkäija, Micius, mis käivitati 2016. aastal ütleb projekti juhtinud Jian-Wei Pan, Hiina Hefei teaduse ja tehnoloogia ülikooli kvantfüüsik.

Pani meeskond vähendas ka maapealse jaama vastuvõtja kaalu 13 000 kg-lt kaasaskantavale 100 kg-le. "Soovime viia tehnoloogia põhimõtteliselt tõendist tõeliselt praktiliseks ja kasulikuks rakenduseks," ütleb ta. Pan lisab, et tema meeskond teeb koostööd Pekingis asuva telekommunikatsiooniettevõttega China Telecom, et käivitada 2026. aastal veel neli mikrosatelliiti kommertsrakenduste jaoks.

"See on järjekordne verstapost ülemaailmse QKD võrgu arendamisel," ütleb Singapuri riikliku ülikooli kvantfüüsik Alexander Ling. Satelliit kujutab endast "märkimisväärset edasiminekut" seda tüüpi krüptimise reaalajas rakendamisel, lisab Katanya Kuntz, kvantfüüsik ja Kanadas Calgarys asuva ettevõtte Qubo Consulting kaasasutaja, mis aitab teistel ettevõtetel kvanttehnoloogiaid rakendada.

Purustamatud koodid

Füüsikud usuvad, et tuleviku kvantarvutid suudab murda mitut tüüpi krüptimist, kuid sellised tehnikad nagu QKD annavad "väga tugeva kindluse, et tulevane kvantarvuti ei suuda lugeda konfidentsiaalset suhtlust," ütleb Ling.

Pangad ja valitsused kasutavad juba QKD-d võtmete edastamiseks fiiberoptiliste liinide kaudu. Need kaablid aga neelavad footoneid, mis piirab signaali edastamise kaugust. Kuna valgus neeldub õhus palju aeglasemalt kui fiiberoptilises kaablis, võivad satelliidid toimida releedena salajaste võtmete edastamiseks peaaegu kõikjal Maa peal.

Kvantkrüptimine põhineb ideel, et kaks osapoolt jagavad sõnumi krüptimiseks salajast võtit, nii et ainult nemad saavad selle dekrüpteerida.

Pan'i eksperiment hõlmas valgusimpulsside saatmist, kumbki superpositsioonis, kui need eksisteerivad samaaegselt kahes kvantolekus, mis tähistavad kas 1 või 0. Võrreldes seadeid, mida saatja kasutab impulsside mõõtmiseks vastuvõtja poolt kasutatavate seadistustega, saavad mõlemad osapooled välja töötada valiku mõõdetud 1-sid või 0-sid, mida kasutada turvalise võtmena. Kui pealtkuulaja üritab sõnumit pealt kuulata, häirib see kvantolekuid ja tekitab müra, mis viitab võtme kompromissile.

1. Li, Y. et al. Loodus https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z (2025).

   Artikkel
   Google Scholar

Laadige alla viited