Να μεταφέρουν κρυπτογραφημένα μηνύματα σε απόσταση 1.120 χιλιομέτρων μέσω ασφαλών δορυφορικών κβαντικών δικτύων κατάφεραν ερευνητές στην Κίνα για πρώτη φορά.
Η ανταλλαγή ενός «μυστικού κλειδιού» για την κωδικοποίηση και την αποκωδικοποίηση των μηνυμάτων σε τόσο μεγάλη απόσταση έγινε από ομάδα επιστημόνων υπό τον Γιαν-Γουέι Παν του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας στη Χεφέι και παρουσιάστηκε με σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature".
Προηγούμενες προσπάθειες απευθείας μεταφοράς κβαντικών «κλειδιών» ανάμεσα σε δύο επίγειους χρήστες σε πραγματικές συνθήκες είχαν φθάσει σε αποστάσεις έως 100 χιλιομέτρων, το πολύ. Το νέο επίτευγμα κατέστη εφικτό με την αξιοποίηση του φαινομένου της κβαντικής διεμπλοκής.
Οι κβαντικές επικοινωνίες χρησιμοποιούν φωτόνια για να μεταφέρουν με ασφάλεια (χωρίς δυνατότητα υποκλοπής) ένα «μυστικό κλειδί», το οποίο επιτρέπει στη συνέχεια την ανταλλαγή κρυπτογραφημένων μηνυμάτων.
Στο παρελθόν οι επιστήμονες είχαν δείξει στο εργαστήριο ότι μπορεί να γίνει μεταφορά του κβαντικού κλειδιού μέσω οπτικής ίνας σε απόσταση έως 404 χιλιομέτρων ή από ένα δορυφόρο σε ένα επίγειο σταθμό σε απόσταση έως 1.200 χιλιομέτρων.
Όμως έως τώρα η κβαντική ασφαλής επικοινωνία σε πραγματικές (όχι εργαστηριακές) συνθήκες ανάμεσα σε δύο χρήστες στο έδαφος δεν είχε ξεπεράσει την απόσταση των 100 χιλιομέτρων, εξαιτίας της απώλειας φωτονίων, η οποία αυξάνει όσο αυξάνεται η απόσταση.
Η χρήση «αναμεταδοτών» ή επαναληπτών (repeaters) κατά μήκος της διαδρομής παρέχει ένα τρόπο να αποφευχθεί η μεγάλη απώλεια φωτονίων και έτσι να μεγαλώσει η απόσταση επικοινωνίας, όμως η χρήση τέτοιων ενδιάμεσων σταθμών ενέχει κινδύνους υποκλοπής των σημάτων.
Οι Κινέζοι ερευνητές κατέστησαν περιττή τη χρήση των ενδιάμεσων σταθμών χρησιμοποιώντας ένα δορυφόρο για να δημιουργήσουν ένα ασφαλές σύνδεσμο ανάμεσα σε δύο επίγειους σταθμούς, μέσω της χρήσης κβαντικά διεμπλεγμένων φωτονίων.
Τα φωτόνια σε καθεστώς κβαντικής διεμπλοκής συνδέονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο που, ακόμη και όταν τα χωρίζει μεγάλη απόσταση, μπορούν να επικοινωνήσουν.
Δύο τηλεσκόπια, τα οποία μπορούν να δεχθούν κβαντικά σήματα από τον πρώτο κβαντικό κινεζικό δορυφόρο Micius, κατασκευάστηκαν σε δύο περιοχές της Κίνας που απέχουν μεταξύ τους 1.120 χιλιόμετρα. Τα κβαντικά φωτόνια που παράγει ο δορυφόρος, μεταδίδονται στο έδαφος, καθώς ο Micius περνάει πάνω από τους δύο επίγειους σταθμούς.
Οι ερευνητές ανέφεραν ότι το σύστημα τους παράγει ένα ασφαλές κβαντικό κανάλι επικοινωνίας, το οποίο είναι ανθεκτικό σε έξωθεν υποκλοπές και άλλες επιθέσεις. Έτσι, όπως είπαν, γίνεται ένα ακόμη βήμα για τη δημιουργία παγκόσμιων κβαντικών δικτύων επικοινωνιών και του κβαντικού διαδικτύου.
Μπορείτε να δείτε την επιστημονική δημοσίευση στη διεύθυνση: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2401-y