Minisatelita toruje drogę komunikacji kwantowej na całym świecie

Minisatelita toruje drogę komunikacji kwantowej na całym świecie

Naukowcy ustanowili rekord odległości w komunikacji kwantowej, wysyłając tajny klucz szyfrujący na odległość prawie 13 000 km z Chin do Republiki Południowej Afryki. Zastosowano ekonomiczny, lekki „mikrosatelita”.

Satelita był w stanie wysłać impulsy światła o specjalnych stanach kwantowych z jednego dachu w Pekinie na drugi na Uniwersytecie Stellenbosch niedaleko Kapsztadu. Powstały te impulsy klucz kwantowy, który został użyty do zaszyfrowania dwóch obrazów – jeden przedstawiający Wielki Mur Chiński i jeden przedstawiający część kampusu Stellenbosch. To osiągnięcie, rodzaj szyfrowania znany jako kwantowa dystrybucja klucza (QKD), stanowi krok w kierunku możliwości wysyłania ultrabezpiecznych wiadomości między dowolnymi lokalizacjami, nawet bardzo od siebie oddalonymi. Zostało to opisane 19 marca w czasopiśmie Nature 1.

Satelita o nazwie Jinan-1 jest 10 razy lżejszy, 45 razy tańszy i znacznie wydajniejszy od swojego poprzednika, Micius, który został wydany w 2016 roku mówi Jian-Wei Pan, fizyk kwantowy z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hefei w Chinach, który kierował projektem.

Zespół Pana zmniejszył także masę odbiornika stacji naziemnej z 13 000 kg do przenośnych 100 kg. „Chcemy przekształcić technologię z dowodu zasad w naprawdę praktyczne i użyteczne zastosowanie” – mówi. Pan dodaje, że jego zespół współpracuje z firmą telekomunikacyjną China Telecom z siedzibą w Pekinie, aby w 2026 r. wystrzelić cztery kolejne mikrosatelity do zastosowań komercyjnych.

„To kolejny kamień milowy w rozwoju globalnej sieci QKD” – mówi Alexander Ling, fizyk kwantowy z National University of Singapore. Satelita stanowi „znaczący postęp” w stosowaniu tego typu szyfrowania w czasie rzeczywistym, dodaje Katanya Kuntz, fizyk kwantowy i współzałożycielka Qubo Consulting, firmy z siedzibą w Calgary w Kanadzie, która pomaga innym firmom wdrażać technologie kwantowe.

Kody nie do złamania

Fizycy uważają, że przyszłe komputery kwantowe może złamać wiele rodzajów szyfrowania, ale techniki takie jak QKD dają „bardzo silną pewność, że przyszły komputer kwantowy nie będzie w stanie odczytać poufnych wiadomości” – mówi Ling.

QKD jest już używany przez banki i rządy do przesyłania kluczy za pośrednictwem łączy światłowodowych. Kable te pochłaniają jednak fotony, co ogranicza odległość, na jaką można przesłać sygnał. Ponieważ światło jest absorbowane w powietrzu znacznie wolniej niż w kablu światłowodowym, satelity mogą działać jako przekaźniki do przesyłania tajnych kluczy niemal w dowolne miejsce na Ziemi.

Quantenverschlüsselung beruht auf der Idee, dass zwei Parteien einen geheimen Schlüssel teilen, um eine Nachricht so zu verschlüsseln, dass nur sie sie entschlüsseln können.

Eksperyment Pana polegał na wysyłaniu impulsów światła, każdy w „superpozycji”, w której występowały jednocześnie w dwóch stanach kwantowych, reprezentujących 1 lub 0. Porównując ustawienia używane przez nadajnik z tymi, których używa odbiornik do pomiaru impulsów, obie strony mogą wypracować wybór zmierzonych jedynek lub zer, które można wykorzystać jako bezpieczny klucz. Kiedy podsłuchujący próbuje przechwycić wiadomość, zakłóca stany kwantowe i wytwarza szum, wskazując na naruszenie klucza.

1. Li, Y. i in. Natura https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z (2025).

   Artykuł
   Scholar Google

Pobierz referencje