algemeen. onderzoek. technologie

China heeft via satellieten een kwantumcommunicatiesignaal gecreëerd

Een internationaal team van wetenschappers maakte de eerste bekendde gelijktijdige verzending van een gecodeerd kwantumboodschap dat werd verzonden vanaf een ruimtesatelliet naar twee telescopen op de grond die zich op een afstand van 1120 kilometer van elkaar bevinden. Met zo'n veilig communicatiekanaal slaagden wetenschappers erin om de steden Nanshan en Delingha met elkaar te verbinden. Dat is waar, hoewel de gegevens nogal langzaam worden overgedragen, duurt het ongeveer anderhalve minuut om een ​​byte te verzenden. Volgens het Spaanse El Pais kunnen ze, ondanks het feit dat kwantumverschijnselen op microscopische schaal voorkomen, de zichtbare wereld beïnvloeden.

Chinese wetenschappers hebben een kwantumcommunicatielijn gecreëerd. De lengte is meer dan duizend kilometer.

Wat is een kwantumcommunicatiekanaal?

Met behulp van de Mo-Tzu-natuurkundesatelliet uit China,Groot-Brittannië en Singapore hebben een kwantumcommunicatiekanaal gecreëerd tussen twee Chinese steden. Opgemerkt moet worden dat een van de belangrijkste problemen bij de werking van moderne kwantumcommunicatiesystemen is dat het licht geleidelijk "vervaagt" wanneer het door de optische vezel reist, dus werd de Mo-Tzu-satelliet (Micius) gebruikt voor de repeater:

Met behulp van de communicatiesatelliet "Mo-Tzu" is het gelukteen kwantumsleuteluitwisseling tussen twee grondstations uitvoeren. Dit werd mogelijk door een toename van de efficiëntie van de transmissie van verstrengelde fotonen met ongeveer vier keer en een snelheid van 0,12 bits per seconde. Maar met behulp van terrestrische datatransmissiesystemen is de afstand tussen de knooppunten van kwantumnetwerken slechts een paar honderd kilometer, schrijven de auteurs in een nieuw werk.

In theorie is de kwantumverdelingeen absoluut veilige manier om geheime sleutels uit te wisselen tussen externe gebruikers. De methode is gebaseerd op de fundamentele wetten van de kwantumfysica: het proces van het meten van een kwantumsysteem verandert van toestand. Volgens The Conversation kunnen twee deeltjes zo met elkaar verweven zijn dat wat er met de een gebeurt, meteen ook met de ander gebeurt, zelfs als ze miljarden kilometers van elkaar verwijderd zijn. Als iemand deze deeltjes tijdens de overdracht probeert te observeren, verandert hun toestand en wordt de verstrengeling verbroken. Deze eigenschap maakt het mogelijk om een ​​communicatiesysteem te creëren dat theoretisch onmogelijk te hacken is, aangezien alleen al het feit van observatie de boodschap vernietigt.

Afbeelding met dank aan Nature, Juan Yin, / Nature, 2020

Als alles wat er gebeurt, enigszins lijkt te zijnverrassend, het zal voor u interessant zijn om te weten dat China, Europa en de Verenigde Staten al vele jaren werken aan de ontwikkeling van kwantumcommunicatienetwerken voor het verzenden van officiële berichten of het creëren van cyberbeveiligingssystemen op strategische locaties. Eerder in het laboratorium toonden onderzoekers een experimentele sleuteldistributie aan met behulp van 421 km glasvezel.

Abonneer u op ons nieuwskanaal in Telegram om altijd op de hoogte te zijn van de laatste wetenschappelijke ontdekkingen op het gebied van natuurkunde!

In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature,Wetenschappers beschrijven in detail de overdracht van een geheime sleutel, geschreven in paren verstrengelde fotonen - lichtdeeltjes met behulp van de Mo-Tzu-satelliet, die roteert op een afstand van 500 kilometer van de aarde. Het gebruik van een satelliet is van cruciaal belang omdat bij het verzenden van deze berichten via glasvezel veel fotonen verloren gaan, waardoor repeaters nodig zijn om de 100 of 150 kilometer. Bovendien kan de repeater met al zijn mechanische componenten gehackt worden.

De wereld van kwantuminformatie

Met name in een gepubliceerde studieWetenschappers demonstreren de bescherming van hun communicatiesysteem tegen verschillende soorten aanvallen en laten zien dat het veilig is. De snelheid en efficiëntie is 100 miljoen keer die van terrestrische optische vezel. Het werk legt de basis voor een wereldwijd kwantumcommunicatienetwerk, benadruk de auteurs van de studie. Inderdaad, tot nu toe is het niemand gelukt om een ​​kwantumboodschap over zo'n lange afstand te verzenden.

De autoriteiten van het Hemelse Rijk hebben veel geïnvesteerdsommen geld in nieuwe kwantumcommunicatietechnologieën, zowel in de ruimte als op aarde. In een eerder experiment konden onderzoekers Beijing en Shanghai verbinden met een glasvezelnetwerk om kwantumsleutels te verzenden. Bovendien heeft het land verschillende records gevestigd op het gebied van communicatie vanuit de ruimte, bijvoorbeeld de overdracht in 2017 van een kwantumsleutel, waardoor een teleconferentie tussen Wenen en Peking overigens op een afstand van meer dan 7000 kilometer kan worden onderhouden. , ook met behulp van de Mo-Tzu-satelliet.

Quantumcommunicatie is een verzameling methoden voor het overbrengen van gecodeerde informatie in kwantumtoestanden van het ene punt naar het andere.

Het verschil is die laatste keerde satelliet fungeerde als een kluis voor het opbergen van de sleutel bij het verplaatsen van punt A naar punt B. Het is tijdens de uitzending dat het signaal kwetsbaar wordt voor spionage. Bedenk dat het concept van kwantumcommunicatie in Europa is uitgevonden, en hier werden de eerste fundamentele experimenten op dit gebied uitgevoerd. Maar aangezien China zwaar op deze technologie gokt, wordt dit gebied van wetenschappelijk onderzoek royaal gefinancierd. De auteurs van het onderzoek zijn ook van mening dat het succes van het nieuwste experiment Europa ertoe zal aanzetten om zijn eigen netwerk te ontwikkelen, zij het met behulp van zijn eigen technologieën. Wat, ik kan niet anders dan opmerken, enigszins vreemd is, aangezien de wetenschap geen grenzen kent.

Lees ook: Het eerste kwantumnetwerk met meerdere knooppunten in Rusland werd gelanceerd

Hoe dan ook, de volgende mijlpaal zal zijnhet gebruik van geostationaire satellieten die zich op ongeveer 35.000 kilometer van de aarde bevinden, zal de afstand vergroten waarover gecodeerde berichten kunnen worden verzonden met behulp van kwantumtechnologie. Waar denk je dat de creatie van een kwantumcommunicatiesysteem ons zal leiden? We wachten hier op het antwoord!