Minisatelliitti tasoittaa tietä kvanttiviestinnälle maailmanlaajuisesti

Minisatelliitti tasoittaa tietä kvanttiviestinnälle maailmanlaajuisesti

Tutkijat ovat tehneet etäisyysennätyksen kvanttiviestinnässä lähettämällä salaisen salausavaimen lähes 13 000 kilometrin päähän Kiinasta Etelä-Afrikkaan. Käytettiin kustannustehokasta, kevyttä "mikrosatelliittia".

Satelliitti pystyi lähettämään valopulsseja erityisillä kvanttitiloilla Pekingin katolta toiselle Kapkaupungin lähellä sijaitsevaan Stellenboschin yliopistoon. Nämä impulssit muodostuivat kvanttiavain, jota käytettiin kahden kuvan salaamiseen – yksi Kiinan muurista ja yksi, joka esittää osaa Stellenboschin kampuksesta. Tämä saavutus, eräänlainen salaus, joka tunnetaan nimellä kvanttiavaimen jakelu (QKD), on askel kohti kykyä lähettää erittäin turvallisia viestejä minkä tahansa sijainnin välillä, jopa hyvin kaukana toisistaan. Se kuvattiin 19. maaliskuuta Nature-lehdessä 1.

Jinan-1-niminen satelliitti on kymmenen kertaa kevyempi, 45 kertaa halvempi ja huomattavasti tehokkaampi kuin edeltäjänsä. Micius, joka lanseerattiin vuonna 2016 sanoo Jian-Wei Pan, kvanttifyysikko Hefein tiede- ja teknologiayliopistosta, joka johti projektia.

Panin tiimi myös pienensi maa-aseman vastaanottimen painoa 13 000 kilosta kannettavaan 100 kiloon. "Haluamme edistää teknologiaa periaatteen todisteesta todella käytännölliseksi ja hyödylliseksi sovellukseksi", hän sanoo. Pan lisää, että hänen tiiminsä työskentelee Pekingissä toimivan televiestintäyrityksen China Telecomin kanssa käynnistääkseen vuonna 2026 vielä neljä mikrosatelliittia kaupallisiin sovelluksiin.

"Tämä on toinen virstanpylväs maailmanlaajuisen QKD-verkon kehittämisessä", sanoo Singaporen kansallisen yliopiston kvanttifysiikko Alexander Ling. Satelliitti edustaa "merkittävää edistystä" tämän tyyppisen salauksen reaaliaikaisessa soveltamisessa, lisää Katanya Kuntz, kvanttifyysikko ja Qubo Consultingin perustaja, Calgaryssa, Kanadassa toimiva yritys, joka auttaa muita yrityksiä toteuttamaan kvanttiteknologioita.

Rikkoutumattomat koodit

Fyysikot uskovat, että tulevaisuuden kvanttitietokoneet voi murtaa monenlaisia ​​salauksia, mutta QKD:n kaltaiset tekniikat antavat "erittäin vahvan varmuuden siitä, että tuleva kvanttitietokone ei pysty lukemaan luottamuksellista viestintää", Ling sanoo.

Pankit ja hallitukset käyttävät jo QKD:tä avainten lähettämiseen kuituoptisten linjojen kautta. Nämä kaapelit absorboivat kuitenkin fotoneja, mikä rajoittaa signaalin lähetysetäisyyttä. Koska valo imeytyy ilmaan paljon hitaammin kuin valokuitukaapelissa, satelliitit voisivat toimia releinä salaisten avainten välittämiseen lähes kaikkialla maapallolla.

Kvanttisalaus perustuu ajatukseen, että kaksi osapuolta jakavat salaisen avaimen viestin salaamiseksi, jotta vain he voivat purkaa sen.

Panin kokeilu sisälsi valopulssien lähettämisen "superpositiossa", jossa ne ovat samanaikaisesti kahdessa kvanttitilassa, edustaen joko 1:tä tai 0:aa. Vertaamalla lähettimen käyttämiä asetuksia niihin, joita vastaanotin käyttää pulssien mittaamiseen, osapuolet voivat valita mitattuja ykkösiä tai nollia turvaavaimena käytettäväksi. Kun salakuuntelija yrittää siepata viestin, se häiritsee kvanttitilat ja tuottaa kohinaa, mikä viittaa avaimen kompromissiin.

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

   Artikla
   Google Scholar

Lataa viitteitä