Mini-satellit banar väg för kvantkommunikation över hela världen

Mini-satellit banar väg för kvantkommunikation över hela världen

Forskare har satt avståndsrekord i kvantkommunikation genom att skicka en hemlig krypteringsnyckel nästan 13 000 km från Kina till Sydafrika. En kostnadseffektiv, lätt "mikrosatellit" användes.

Satelliten kunde skicka ljuspulser med speciella kvanttillstånd från ett tak i Peking till ett annat vid Stellenbosch University nära Kapstaden. Dessa impulser bildades en kvantnyckel som användes för att kryptera två bilder – en av Kinesiska muren och en som visar en del av Stellenbosch campus. Denna prestation, en typ av kryptering som kallas kvantnyckeldistribution (QKD), är ett steg mot möjligheten att skicka ultrasäkra meddelanden mellan vilken plats som helst, även mycket långt ifrån varandra. Det beskrevs den 19 mars i tidskriften Nature 1.

Satelliten, kallad Jinan-1, är tio gånger lättare, 45 gånger billigare och betydligt effektivare än sin föregångare, Micius, som lanserades 2016 säger Jian-Wei Pan, en kvantfysiker vid University of Science and Technology i Hefei, Kina, som ledde projektet.

Pans team minskade också markstationsmottagaren från 13 000 kg till en bärbar 100 kg. "Vi vill utveckla tekniken från ett bevis på principen till en verkligt praktisk och användbar tillämpning", säger han. Pan tillägger att hans team arbetar med det Beijing-baserade telekommunikationsföretaget China Telecom för att lansera ytterligare fyra mikrosatelliter 2026 för kommersiella applikationer.

"Detta är ytterligare en milstolpe i utvecklingen av ett globalt QKD-nätverk", säger Alexander Ling, en kvantfysiker vid National University of Singapore. Satelliten representerar "ett betydande framsteg" i realtidsapplikationen av denna typ av kryptering, tillägger Katanya Kuntz, en kvantfysiker och medgrundare av Qubo Consulting, ett Calgary, Kanada-baserat företag som hjälper andra företag att implementera kvantteknologier.

Okrossbara koder

Fysiker tror att framtida kvantdatorer kan knäcka många typer av kryptering, men tekniker som QKD ger "mycket stark försäkran om att en framtida kvantdator inte kan läsa konfidentiell kommunikation", säger Ling.

QKD används redan av banker och regeringar för att överföra nycklar över fiberoptiska linjer. Dessa kablar absorberar dock fotoner, vilket begränsar avståndet som signalen kan överföras. Eftersom ljus absorberas mycket långsammare i luften än i en fiberoptisk kabel kan satelliter fungera som reläer för att överföra hemliga nycklar nästan var som helst på jorden.

Kvantkryptering bygger på idén att två parter delar en hemlig nyckel för att kryptera ett meddelande så att bara de kan dekryptera det.

Pans experiment gick ut på att skicka pulser av ljus, var och en i en 'superposition' där de existerar i två kvanttillstånd samtidigt, representerande antingen 1 eller 0. Genom att jämföra inställningarna som sändaren använder med de som mottagaren använder för att mäta pulserna, kan de två parterna arbeta fram ett urval av uppmätta 1:or eller 0:or att använda som en säker nyckel. När en avlyssnare försöker fånga upp meddelandet, stör det kvanttillstånden och producerar brus, vilket indikerar en kompromiss med nyckeln.

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

   Artikel
   Google Scholar

Ladda ner referenser