Китайские ученые создали первую в мире интегрированную сеть квантовой связи, соединив более 700 волоконно-оптических кабелей на Земле с двумя спутниками. Общая протяженность составляет более 4600 км и связывает пользователей от Пекина до Шанхая. Это самая большая такая сеть в мире и важный шаг в области защиты данных.
Квантовая коммуникация
Что такое квантовая связь? Он использует квантовые сигналы для передачи данных, что делает их практически невозможными для кражи. Это решает одну из самых больших проблем современного Интернета - его уязвимость перед хакерскими атаками, то есть отсутствие безопасности данных.
Квантовой физике известна концепция «запутывания» частиц. Проще говоря, можно сказать, что две частицы остаются в такой прочной связи, что всегда имеют двойную форму. Попытка манипулировать одной из них немедленно изменяет и другую частицу, где бы она ни находилась. Такая комбинация делает невозможной возможную атаку хакеров, потому что она будет немедленно поймана, а атакованный сигнал распадется.
Ядром квантовой коммуникации является квантовое распределение ключей (QKD), которое использует квантовые состояния частиц для формирования последовательности нулей и единиц. Любая попытка подслушивания между отправителем и получателем изменит эту строку (ключ) и будет немедленно замечена. В отличие от обычного шифрования данных (например, технологии блокчейн), квантовая связь считается полностью безопасной. Он будет использоваться для передачи банковской, военной, правительственной или ключевой информации инфраструктуры.
Инфраструктура для QKD
Однако технология QKD имеет много ограничений, особенно когда речь идет о дальности действия. Пока что с использованием оптических волокон он позволял передавать данные на расстояние всего в несколько сотен километров, а с использованием спутников и наземных станций - на расстояние около тысячи километров. В 2016 году Китай запустил первый в мире спутник квантовой связи (QUESS), который позволил развернуть технологию между двумя земными станциями на расстоянии 2600 км друг от друга. В 2017 году было завершено строительство более 2000 км специальной волоконно-оптической сети для QKD между Пекином и Шанхаем.
Используя доверенные передатчики, были интегрированы наземная волоконно-оптическая сеть и спутниковые соединения. В результате была создана сеть связи, обслуживающая более 150 пользователей по всему Китаю, включая государственные и местные банки, муниципальные энергетические сети и правительственные объекты.
Работа китайских исследователей доказывает, что технология квантовой связи может быть использована в будущих крупномасштабных практических приложениях. Также возможно создать глобальную сеть квантовой связи, если национальные сети интегрированы, а университеты, учреждения и компании объединяются для стандартизации соответствующих протоколов и оборудования.
Улучшение производительности
Китайская команда тщательно протестировала и улучшила производительность своей сети за последние несколько лет. Ученым удалось в 40 раз увеличить частоту генерации ключей QKD до 47,8 кбайт в секунду, а также увеличить дальность передачи ключей по наземным маршрутам.
Исследователи из Австрии, Италии, России и Канады заинтересованы в дальнейшем развитии квантовых сетей. Среди прочего, они хотят запустить спутник на достаточно высокую орбиту, чтобы обеспечить передачу данных в технологии QKD на гораздо большие расстояния.