Mini satelit utira pot kvantnim komunikacijam po vsem svetu

Mini satelit utira pot kvantnim komunikacijam po vsem svetu

Raziskovalci so postavili rekord razdalje v kvantnih komunikacijah s pošiljanjem skrivnega šifrirnega ključa skoraj 13.000 km od Kitajske do Južne Afrike. Uporabljen je bil stroškovno učinkovit in lahek „mikrosatelit“.

Satelit je lahko pošiljal svetlobne impulze s posebnimi kvantnimi stanji z ene strehe v Pekingu na drugo na univerzi Stellenbosch blizu Cape Towna. Ti impulzi so nastali kvantni ključ, ki je bil uporabljen za šifriranje dveh slik – ena na Kitajskem zidu in ena, ki prikazuje del kampusa Stellenbosch. Ta dosežek, vrsta šifriranja, znana kot kvantna porazdelitev ključev (QKD), je korak k zmožnosti pošiljanja izjemno varnih sporočil med vsemi lokacijami, tudi zelo oddaljenimi. Opisano je bilo 19. marca v reviji Nature 1.

Satelit, imenovan Jinan-1, je desetkrat lažji, 45-krat cenejši in bistveno učinkovitejši od svojega predhodnika, Micius, ki je bil predstavljen leta 2016 pravi Jian-Wei Pan, kvantni fizik na Univerzi za znanost in tehnologijo v Hefeiju na Kitajskem, ki je vodil projekt.

Panova ekipa je tudi zmanjšala sprejemnik zemeljske postaje s 13.000 kg na prenosnih 100 kg. »Tehnologijo želimo napredovati od dokaza načela do resnično praktične in uporabne aplikacije,« pravi. Pan dodaja, da njegova ekipa sodeluje s telekomunikacijskim podjetjem China Telecom s sedežem v Pekingu, da bi leta 2026 izstrelili še štiri mikrosatelite za komercialne aplikacije.

"To je še en mejnik v razvoju globalnega omrežja QKD," pravi Alexander Ling, kvantni fizik na Nacionalni univerzi v Singapurju. Satelit predstavlja "pomemben napredek" pri uporabi te vrste šifriranja v realnem času, dodaja Katanya Kuntz, kvantna fizičarka in soustanoviteljica Qubo Consulting, podjetja s sedežem v Calgaryju v Kanadi, ki drugim podjetjem pomaga pri implementaciji kvantnih tehnologij.

Nezlomljive kode

Fiziki verjamejo, da bodo prihodnji kvantni računalniki lahko razbije številne vrste šifriranja, vendar tehnike, kot je QKD, zagotavljajo "zelo močno zagotovilo, da prihodnji kvantni računalnik ne more brati zaupnih komunikacij," pravi Ling.

QKD že uporabljajo banke in vlade za prenos ključev po optičnih linijah. Vendar pa ti kabli absorbirajo fotone, kar omejuje razdaljo prenosa signala. Ker se svetloba v zraku absorbira veliko počasneje kot v kablu z optičnimi vlakni, bi lahko sateliti delovali kot releji za prenos tajnih ključev skoraj povsod na Zemlji.

Kvantno šifriranje temelji na ideji, da si dve strani delita tajni ključ za šifriranje sporočila, tako da ga lahko dešifrirata samo oni.

Panov eksperiment je vključeval pošiljanje svetlobnih impulzov, vsak v 'superpoziciji', kjer obstajata v dveh kvantnih stanjih hkrati, ki predstavljata 1 ali 0. S primerjavo nastavitev, ki jih uporablja oddajnik, s tistimi, ki jih sprejemnik uporablja za merjenje impulzov, lahko obe strani izdelata izbor izmerjenih 1 ali 0, ki jih uporabita kot varen ključ. Ko prisluškovalec poskuša prestreči sporočilo, zmoti kvantna stanja in povzroči šum, kar kaže na kompromis ključa.

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

   člen
   Google Učenjak

Prenesite reference