космос

Квантовые эксперименты в космическом масштабе

Пекин, 10 августа (Синьхуа) — Китайские ученые первыми в мире добились передачи посредством квантовой связи ключа со спутника на Землю. Тем самым была заложена основа для создания глобальной сети квантовой связи, которая будет полностью защищена от хакеров.

Статья под названием, в которой подводятся результаты работы первого квантового спутника в мире — «Мо-цзы» или QUESS («Квантовые эксперименты в космическом масштабе»), была обнародована сегодня в авторитетном академическом издании Nature.

Аппарат носит имя китайского философа и ученого 5 века до н.э. Мо-цзы, который считается первым человеком, проводившим оптические эксперименты. Китай успешно запустил спутник весом более 600 кг 16 августа 2016 года на синхронизированную с Солнцем орбиту на высоту 500 км.

По словам руководителя проекта QUESS, академика Академии наук Китая Пань Цзяньвэя, спутник выслал квантовые ключи на наземные станции в Синлуне (провинция Хэбэй, Северный Китай) и Наньшане (Синьцзян-Уйгурский автономный район, Северо-Западный Китай). Расстояние передачи информации между спутником и станциями варьируется от 645 до 1200 км, при этом скорость передачи квантовых ключей примерно в 20 раз более эффективна, чем посредством оптиковолоконной связи на том же расстоянии.

«Мы ориентированы на создание интегрированной квантовой сети «спутник/земля», которая позволит применять квантовую криптографию. Скорее всего это будет первый пример коммерческого использования квантовой связи для обмена информацией в глобальном масштабе», — указал Пань Цзяньвэй.

Во время полета спутника над Китаем, у ученых есть всего 10 минут для проведения экспериментов. В этот промежуток времени спутник генерирует и передает на наземную станцию защищенный ключ размером в 300 кбит, добавил китайский ученый.

По словам ученого, благодаря новым достижениям, в будущем станет возможным делать абсолютно безопасные (не прослушиваемые) телефонные звонки и надежно передавать большой объем банковских данных.

«Квантовое распределение ключей при помощи спутника можно соединить с городской квантовой сетью, которой достаточно оптических волокон для эффективного соединения между многочисленными пользователями, находящимися в пределах города на расстоянии более 100 км. Таким образом, мы можем представить себе интегрированную квантовую систему космос-земля, позволяющую квантовой криптографии стать полезной на глобальном уровне, в частности в сфере коммерческого применения зашифрованной информации», убежден Пань Цзяньвэй.

Абсолютная информационная безопасность будет крайне высоко востребована в будущем. Классическая криптографическая система с открытым ключом основана на невозможности вычислить некоторые математические функции. Однако, мощный квантовый компьютер, над разработкой которого работают ученые со всего мира, рассматривается как угроза, так как благодаря нему станет возможным взломать любой обычный компьютер.

Тем не менее, у каждой медали — две стороны, и квантовая механика также служит для защиты информации.

Используемая в квантовой коммуникации технология квантовых ключей и приемы квантового запутывания исключают возможность прослушивания канала и прекрасно защищают информацию.

Пань Цзяньвэй объяснил, что квантовый ключ создается из случайных чисел, сгенерированных двумя общающимися между собой пользователями с целью закодировать информацию, при перехвате или считывании которой квантовое состояние ключа изменяется и перехваченная информация самоуничтожается.

Любая попытка третьей стороны незаконно подключиться к квантовому каналу с целью получения информации неизбежно приведет к нарушению системы и будет обнаружена общающимися пользователями, заключил Пань.

В перспективе мощный квантовый компьютер, разработкой которого сейчас занимаются ученые по всему миру, мог бы стать угрозой, поскольку его появление сделало бы обычные компьютеры легко поддающимися хакерским атакам. Однако, с другой стороны, квантовая связь также позволяет защищать информацию. Технологии квантового ключа исключают возможность прослушки и обеспечивают полную безопасность информации. Квантовый ключ генерируется из серии случайных чисел между обменивающимися информацией пользователями. При обнаружении или начале вычисления ключа его квантовые характеристики изменяются, а передаваемая информация автоматически уничтожается.

Ученые предполагают, что квантовая коммуникация станет коренным прорывом в развитии человечества в ближайшее 20-30 лет. Существуют значительные перспективы использования коммуникаций нового поколения в таких сферах, как оборона, военные дела и финансы.

В текущем номере Nature также обнародованы результаты еще одного эксперимента — квантовой телепортации «земля/спутник» с использованием «Мо-цзы». В июне этого года команда QUESS смогла передать информацию с использованием «запутанных» фотонных пар. Результаты исследования были опубликованы в американском издании Science.

(xinhuanet.com)

 

Share