В Китае создали самый длинный защищенный квантовый канал

Китайские ученые объединили Шанхай и Наньшань с помощью полноценной квантовой линии связи. Ее длина – 4,6 тысячи километров. На данный момент это самый длинный защищенный квантовый канал. Для защиты линии от взлома использовался квантовый спутник «Мо-Цзы» и наземная оптоволоконная сеть. Результаты работы опубликованы в журнале Nature.

«Мы создали высоко интегрированную наземно-космическую квантовую сеть, которая объединяет в себе свыше 700 линий связи между наземными узлами и два космических канала обмена ключами. В рамках этой сети каждый абонент может связываться с любым произвольным пользователем, часть из которых удалена друг от друга на 4 600 километров», – сообщили ученые.

Информация, которая передается по квантовой сети, шифруется с помощью законов квантовой механики. Для этого можно использовать электроны в электрическом токе или фотоны в оптоволоконных линиях.

Одна из главных проблем современной квантовой связи заключается в том, что при движении через оптоволокно свет постепенно угасает. Поэтому при использовании наземных систем передачи данных расстояние между узлами квантовых сетей составляет не более нескольких сотен километров.

Физики пытаются решить эту проблему двумя способами. Во-первых, применяют повторители квантовых сигналов. Эти устройства считывают поступающие в них импульсы, усиливают их и отправляют адресату, не нарушая целостности данных. Во-вторых, повышают дальность передачи квантовой информации, обмениваясь данными не через наземные оптоволоконные кабели, а через спутники связи, включая спутник «Мо-Цзы». Этот аппарат был специально создан 4 года назад для экспериментов в области квантовой связи.

Проведенные ранее эксперименты показали, что количества передаваемых фотонов не хватает для полноценной шифровки соединения. Это объясняется тем, что «Мо-Цзы» находится в зоне видимости наземных станций недолго, и за это время нужно передать полный ключ для шифрования. Вопрос решился благодаря повышению чувствительности наземных телескопов, которые играют роль приемников космических квантовых сигналов. С их помощью физики создали постоянный канал связи, соединив города Наньшань и Дэлинха и десятикратно побив прежние рекорды дальности передачи. По этому каналу можно передавать полноценный ключ для шифрования данных в рамках короткой сессии связи со спутником, которая длится не более 4,5 минуты (в течение этого времени спутник видят станции в обоих городах).

Но пока скорость передачи по этому каналу очень мала. Физики рассчитывают улучшить этот показатель в сотни раз за счет повышения мощности передатчика «Мо-Цзы». Если эксперимент пройдет успешно, «Мо-Цзы» превратится из экспериментального квантового спутника в работающую систему квантовой связи.