Китайски учени създадоха първата в света интегрирана квантова комуникационна мрежа

Изследователи от Китай са комбинирали над 700 оптични влакна на Земята, за да осигурят две отделни връзки Земя-сателит. Китайската квантова комуникационна мрежа се простира на разстояние от 4600 километра, като покрива потребители в цялата страна. Екипът, воден от Jianwei Pan, Yuao Chen, Chengzhi Peng от Университета за наука и технологии в Китай в Хейфей, докладва в Nature последния си напредък към глобалното, практическо приложение на такава мрежа за бъдещи комуникации.

За разлика от конвенционалното криптиране, квантовата комуникация се счита за непробиваема. Ето защо се смята, че тя е бъдещето в сигурния трансфер на информация за банки, електрически мрежи и други сектори. Ядрото на квантовата комуникация е разпределението на квантовия ключ (QKD). Това ядро използва квантовите състояния на частиците – напр. Фотони, които образуват низ от нули и единици. Всяко подслушване между подателя и получателя променя този низ или ключ и бива забелязано незабавно.

Технологии за квантова комуникационна мрежа

Все още най-разпространената QKD технология използва оптични влакна. Чрез тях се предава информация на разстояние от няколко стотин километра с висока стабилност, но значителна загуба на канал. Друга основна технология за QKD използва свободното пространство между сателитите и наземните станции. По този начин предаването се осъществява на около хиляда километра.

През 2016 г. Китай стартира първия в света квантов комуникационен спътник (QUESS, или Mozi / Micius). Поднебесната империя постигна QKD с две наземни станции, разположени на разстояние от 2600 км. През 2017 г. беше завършена мрежа от оптични влакна с дължина над 2000 км за QKD между Пекин и Шанхай.

Наземната оптична мрежа и сателитната квантова комуникационна мрежа обслужва повече от 150 индустриални потребители в Китай. Сред тях са държавни и местни банки, общински електрически мрежи и уебсайтове за електронно управление.

„Нашата работа показва, че квантовите комуникационни технологии са достатъчно зрели за широкомащабни практически приложения“,

заявява професорът от USTC Jianwei Pan.

По китайски образец може да се създаде глобална квантова комуникационна мрежа. За целта е необходимо да се комбинират национални квантови мрежи от различни страни, подчертава Pan. Професорът допълва, че университетите, институциите и компаниите трябва да се обединят, за да стандартизират свързаните протоколи, хардуер и други комуникационни елементи.

Какви са следващите задачи пред китайските учени

През последните няколко години екипът на Pan тества и подобрява работата на различни части от интегрираната квантова комуникационна мрежа. Учените са установили, че увеличавайки тактовата честота и ефективността на QKD протокола, връзката сателит-земя се осъществява със средна скорост на генериране на ключове от 47,8 килобита в секунда. Това е 40 пъти по-бързо досегашната скорост. Изследователите успяват и да подобрят рекорда за наземно QKD до над 500 км, използвайки нова технология, наречена двуполево QKD (TF-QKD).

Следващата цел на екипа от учени е да разшири мрежата в Китай заедно със своите международни партньори от Австрия, Италия, Русия и Канада. Друга цел на китайските изследователи е разработването на малки и икономически ефективни QKD сателити и наземни приемници. В допълнение те ще създадат и сателити със средна и висока земна орбита, за да постигнат QKD на десет хиляди километра.

Припомняме, че преди дни Google представи qsim -новият квантов инструмент за квантов изкуствен интелект на компанията. Въпреки, че ролята на квантовите технологии става все по-решаваща за сигурността, ЕС реши да превърне Европа в производител на 2nm технологии, приготвяйки за целта €145 милиарда. Иска ми се да видя подобна сума, приготвена за разработка на квантови технологии на територията на Европа.

Ако желаете да коментираме материала, заповядайте в нашата Facebook група „Технологичното общество на България„.