Koniec klasycznych transponderów satelitarnych?

dodano: 2020-06-16 00:20 | aktualizacja: 2020-06-16 12:53
autor: Janusz Sulisz | źródło: Nature

Naukowcy wykazali, że możliwa jest bezpieczna komunikacja kwantowa za pośrednictwem satelitów, która gwarantuje poufność informacji. Aktualnie taka komunikacja działa tylko na niewielkich odległościach, ale czas na próby z satelitami. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Czy to oznacza koniec klasycznych transponderów satelitarnych i budowę nowych satelitów kwantowych?

Informacje w kwantowych kanałach komunikacyjnych gwarantują ochronę przed nieautoryzowanym dostępem, ponieważ są kodowane „tajnym kluczem” opartym na zasadach fizyki kwantowej. Dotychczasowe testy bezpośredniego rozdzielenia kluczy kwantowych między dwóch użytkowników naziemnych w rzeczywistych warunkach osiągały maksymalną odległość 100 km.

Wynika to z faktu, że utrata fotonów - nośników informacji kwantowej - rośnie szybko wraz z odległością. Problem można rozwiązać za pomocą dodatkowych przekaźników, ale stacje przekaźnikowe stanowią też duże zagrożenie bezpieczeństwa.

Naukowcy z Chin, Singapuru i Wielkiej Brytanii pod przewodnictwem Jian-Wei Pan z Hefei University of Science and Technology postulują rezygnację z transponderów satelity do ustanowienia bezpiecznej komunikacji między dwiema stacjami naziemnymi (uplinkami) na Ziemi.
Metoda ta, zwana satelitarną kwantową dystrybucją klucza opartą na tzw. splątaniu, opiera się na fakcie, że właściwości kwantowe splątanych fotonów, nawet oddzielone dużymi odległościami, idealnie korelują w czasie pomiaru.

Nowy sposób komunikacji został najpierw przetestowany w laboratorium dla spiralnego światłowodu o długości 404 km, a następnie dla dwóch prawdziwych stacji naziemnych znajdujących się w dużej odległości od siebie.

Dwie anteny do odbioru sygnałów kwantowych zostały zbudowane w Chinach w odległości 1120 km - w Delingha i Nanshan. Specjalnie zaprojektowany do przeprowadzania eksperymentów kwantowych satelita Micius z Chińskiej Akademii Nauk, przeleciał nad stacjami uplink w Chinach, transmitując „splątane” fotony na Ziemię za pośrednictwem dwóch kanałów w łączu ku uplinkowi.

Micius lub Mozi (墨子) znany też jako QUESS (Quantum Experiments at Space Scale) to pierwszy (chiński) na świecie mini-satelita do komunikacji kwantowej wyposażony w komunikator z kluczem kwantowym, emiter kwantowego splątania, procesor i spójny komunikator laserowy o dużej prędkości. Więcej o satelicie Micius i eksperymentach kwantowych w kosmosie można poczytać tu.

Co ciekawe satelita Micius działa na orbicie od 2017 roku, ale do niedawna chińscy naukowcy nie byli w stanie osiągnąć niezbędnej wydajności i zmniejszyć liczby błędów transmisji klucza kwantowego do wymaganego poziomu.

Opracowanie nowej optyki do odbioru naziemnego w uplinkach częściowo rozwiązało problem i poprawiło wydajność komunikacji kwantowej. Końcowa szybkość transmisji klucza satelitarnego oparta na splątaniu między dwiema stacjami naziemnymi wynosiła 0,12 bitu na sekundę. Weryfikacja wykazała, że ​​odbiór naziemny gwarantuje odporność na wszystkie znane możliwości zhakowania.

Metoda satelitarnego podziału klucza kwantowego oparta na splątaniu nie tylko zwiększa odległość transmisji informacji kwantowej 10-krotnie, ale także zwiększa jej praktyczne bezpieczeństwo do niespotykanego poziomu. Naukowcy twierdzą, że dzięki zastosowaniu niezawodnych repeaterów może stać się podstawą do tworzenia dalekosiężnych, a nawet globalnych sieci komunikacji kwantowej.

Zaplanowano kolejne satelity Micius, w tym europejsko-azjatycką sieć szyfrowaną kwantowo do 2020 r. Mówi się o kwantowej sieci globalnej do 2030 r. Koszt misji satelity wyniósł łącznie około 100 mln dol. 

Projekt związany z pierwszym kwantowym satelitą ma „ogromne perspektywy” w sferze obronnej. Satelita zapewni bezpieczną komunikację między Pekinem a Ürümqi, stolicą Sinciang, odległego zachodniego regionu Chin. Departament Obrony USA uważa, że Chiny dążą do osiągnięcia zdolności do przeciwdziałania wykorzystaniu technologii kosmicznych wroga. Wyniesienie tego satelity i udane testy komunikacji kwantowej pokazały zaawansowanie Chin w wykorzystaniu fizyki kwantowej i zbliżyły ich do „odpornej na hakowanie komunikacji”.

Źródło: nature.com 

Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy.

• 224 mln aktywnych Samsung Smart TV w internecie
• Emitel umożliwia testy dronów usługowych
• RTL ewakuował centrum nadawcze
• Telewizory, które włączają się same w nocy
• Tej książki nie przeczytasz jednym tchem

Więcej z kategorii Ciekawostki

HOLLEX.PL - Twój sklep internetowy