Minisatelīts paver ceļu kvantu sakariem visā pasaulē

Minisatelīts paver ceļu kvantu sakariem visā pasaulē

Pētnieki ir uzstādījuši attāluma rekordu kvantu sakaros, nosūtot slepenu šifrēšanas atslēgu gandrīz 13 000 km attālumā no Ķīnas uz Dienvidāfriku. Tika izmantots rentabls, viegls "mikrosatelīts".

Satelīts spēja nosūtīt gaismas impulsus ar īpašiem kvantu stāvokļiem no viena jumta Pekinā uz otru Stellenbošas universitātē netālu no Keiptaunas. Šie impulsi veidojās kvantu atslēga, kas tika izmantota divu attēlu šifrēšanai - viens no Lielajiem Ķīnas mūriem un viens, kas parāda daļu no Stellenbosch universitātes pilsētiņas. Šis sasniegums, šifrēšanas veids, kas pazīstams kā kvantu atslēgu izplatīšana (QKD), ir solis ceļā uz iespēju nosūtīt īpaši drošus ziņojumus no jebkuras vietas, pat ļoti tālu viena no otras. Tas tika aprakstīts 19. martā žurnālā Nature 1.

Satelīts ar nosaukumu Jinan-1 ir desmit reizes vieglāks, 45 reizes lētāks un ievērojami efektīvāks nekā tā priekšgājējs. Micius, kas tika uzsākta 2016. gadā saka Jian-Wei Pan, kvantu fiziķis Zinātnes un tehnoloģijas universitātē Hefei, Ķīnā, kurš vadīja projektu.

Pan komanda arī samazināja zemes stacijas uztvērēju no 13 000 kg līdz pārnēsājamam 100 kg. "Mēs vēlamies attīstīt tehnoloģiju no principa pierādījuma par patiesi praktisku un noderīgu pielietojumu," viņš saka. Pan piebilst, ka viņa komanda sadarbojas ar Pekinas telekomunikāciju uzņēmumu China Telecom, lai 2026. gadā palaistu vēl četrus mikrosatelītus komerciāliem lietojumiem.

"Šis ir vēl viens pavērsiens globālā QKD tīkla attīstībā," saka Aleksandrs Lings, Singapūras Nacionālās universitātes kvantu fiziķis. Satelīts ir "nozīmīgs progress" šāda veida šifrēšanas reāllaika pielietošanā, piebilst Katanija Kunca, kvantu fiziķe un Qubo Consulting līdzdibinātāja, Kalgari, Kanādā bāzēta uzņēmuma, kas palīdz citiem uzņēmumiem ieviest kvantu tehnoloģijas.

Nelaužami kodi

Fiziķi uzskata, ka nākotnes kvantu datori var uzlauzt daudzu veidu šifrēšanu, taču tādas metodes kā QKD sniedz "ļoti spēcīgu pārliecību, ka nākotnes kvantu dators nevar nolasīt konfidenciālus sakarus," saka Lings.

QKD jau izmanto bankas un valdības, lai pārraidītu atslēgas pa optiskās šķiedras līnijām. Tomēr šie kabeļi absorbē fotonus, kas ierobežo signāla pārraides attālumu. Tā kā gaisma gaisā tiek absorbēta daudz lēnāk nekā optiskās šķiedras kabelī, satelīti varētu darboties kā releji, lai pārraidītu slepenās atslēgas gandrīz jebkur uz Zemes.

Kvantu šifrēšana balstās uz ideju, ka divas puses koplieto slepeno atslēgu, lai šifrētu ziņojumu, lai tikai viņi varētu to atšifrēt.

Pana eksperiments ietvēra gaismas impulsu nosūtīšanu, katrs “superpozīcijā”, kur tie vienlaikus eksistē divos kvantu stāvokļos, apzīmējot vai nu 1, vai 0. Salīdzinot iestatījumus, ko raidītājs izmanto ar tiem, ko uztvērējs izmanto impulsu mērīšanai, abas puses var izstrādāt izmērīto 1 vai 0 atslēgu, ko izmantot kā drošu atslēgu. Kad noklausītājs mēģina pārtvert ziņojumu, tas izjauc kvantu stāvokļus un rada troksni, kas norāda uz atslēgas kompromisu.

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

   Raksts
   Google Scholar

Lejupielādēt atsauces