S pomočjo satelita "Mo-Ji" so fiziki iz Kitajske, Singapurja in Velike Britanije povezali mesti Nanshan in Delingha z najdaljšo polnopravno kvantno komunikacijsko linijo, zaščiteno pred vdori.
»S komunikacijskim satelitom smo izvedli kvantno izmenjavo ključev med dvema zemeljskima postajama, ki sta oddaljeni 1120 km. To je omogočilo dejstvo, da smo povečali učinkovitost prenosa zapletenih fotonov za približno štirikrat in dosegli hitrost 0,12 bita na sekundo,« pišejo raziskovalci.
Ena glavnih težav pri delovanju sodobnih kvantnih komunikacijskih sistemov je, da svetloba med premikanjem po optičnem vlaknu postopoma »zbledi«. Zato je pri uporabi zemeljskih sistemov za prenos podatkov razdalja med vozlišči kvantnega omrežja zdaj le nekaj sto kilometrov.
Fiziki skušajo ta problem rešiti na dva načina. Po eni strani ga je mogoče zaobiti s pomočjo tako imenovanih repetitorjev kvantnih signalov – naprav, ki lahko preberejo kvantne signale, ki vstopajo vanje, jih ojačajo in pošljejo naslovniku, ne da bi pri tem kršili celovitost podatkov.
Po drugi strani pa je mogoče povečati obseg prenosa kvantnih informacij z izmenjavo podatkov ne prek zemeljskih optičnih kablov, temveč prek komunikacijskih satelitov. Zlasti septembra 2016 so kitajski znanstveniki pod vodstvom profesorja šanghajske univerze Jian-Wei Pana izstrelili podobno napravo - orbitalno sondo Mo-Tzi. Poleg tega so ga uspešno uporabili za prve »medcelinske« seanse kvantnega prenosa informacij.
Ti poskusi, kot so ugotovili Pan in njegovi sodelavci, so pokazali, da je mogoče šifrirane podatke prenašati na podoben način. Vendar število oddanih fotonov ni zadostovalo za popolno šifriranje povezave v okviru standardnih protokolov prizemnih komunikacijskih linij.
To je posledica dejstva, da "Mo-Tzi" ostane v "vidnem polju" zemeljskih postaj precej kratek čas. V tem času morate imeti čas za prenos celotnega ključa za šifriranje podatkov, ki bodo šli prek stacionarnih linij. To je mogoče doseči na dva načina - povečati učinkovitost že obstoječega sistema za zaznavanje zapletenih fotonov ali pa njihov vir narediti močnejši.
Pan in njegovi kolegi so ubrali prvo pot in povečali občutljivost zemeljskih teleskopov, ki delujejo kot sprejemniki kozmičnih kvantnih signalov, ter razvili nove optične in mehanske komponente, ki tem instrumentom omogočajo natančnejše ciljanje na Mo-Tzuja in zajemanje bolj zapletenih delci svetlobe.
S temi teleskopi so fiziki ustvarili trajni komunikacijski kanal, ki je povezal kitajski mesti Nanshan in Delingha, ki sta oddaljeni 1120 km drug od drugega. Lahko posreduje polni ključ za šifriranje podatkov v kratki komunikacijski seji s satelitom, ki ne traja več kot 285 sekund. V tem času je mogoče "Mo-Ji" hkrati videti v Nanshanu in Delingheju.
Tako, kot ugotavljajo Pan in njegovi sodelavci, so znanstveniki podrli vse obstoječe "zemeljske" rekorde za razdaljo prenosa kvantnih ključev. V preteklosti so fiziki to dosegali le na razdaljah okoli sto kilometrov, "Mo-Tzu" pa je ta dosežek lahko podeseteril.
Vendar je zaenkrat hitrost prenosa podatkov izjemno nizka - en bajt informacije se prenese približno eno minuto in pol. Znanstveniki verjamejo, da bodo lahko stokrat pospešili pošiljanje kvantnih ključev, če bodo moč oddajnika na krovu "Mo-Tzu" povečali za dva reda velikosti. To so že storili med drugimi satelitskimi poskusi.
Če bo ta ideja uspešna, fiziki upajo, da bo preoblikovala "Mo-Tzu" iz eksperimentalnih kvantnih satelitov v kategorijo komunikacijskih sistemov, ki jih je mogoče uporabiti v praksi za ustvarjanje neke vrste kozmičnega kvantnega interneta.
Preberite tudi: