Китайские исследовательские институты работают над созданием сети квантовой связи с использованием спутников на низких и средних и высоких околоземных орбитах.
Как сообщается в издании Yicai Global, ученые Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с Национальным центром космических наук разрабатывают спутники для средней и высокой околоземной орбит. Ожидается, что в будущем «сочетание высокоорбитальных и низкоорбитальных спутников позволит создать глобальную сеть квантовой связи».
Сеть будет использовать элементы квантовой механики для шифрования и безопасной передачи информации. Благодаря использованию свойств запутанности фотонов эти соединения должны быть более безопасными, чем обычные сети, поскольку любая попытка перехвата изменит их состояние. План основан на прорывах, сделанных китайским квантовым научным спутником, запущенным в 2016 году, и известным под названием Mozi (Micius). Тогда в рамках миссии Micius были проведены эксперименты по распределению квантовых ключей (QKD).
Дополнительных подробностей о планируемой сети не сообщается, но более ранние публикации дают общее представление. Согласно статье, опубликованной в 2022 году, на первом этапе три или пять небольших спутников с массой менее 100 кг будут сосредоточены на генерировании частиц для использования в качестве квантовых ключей. Аппараты, оснащенные оборудованием для передачи фотонов, займут позиции на солнечно-синхронной орбите (SSO) на высоте 800 километров. Планируется, что спутники на средней орбите будут обеспечивать связь между городами, а спутники на более высоких орбитах позволят осуществлять межконтинентальную квантовую связь. Отмечается, что высокоорбитальные аппараты, позволят проводить более длительные испытания, поскольку низкоорбитальные спутники или аппараты на солнечно-синхронной орбите слишком быстро меняют свое положение.
CAS, USTC и другие китайские компании работали над созданием аппарата Jinan-1, который был выведен на орбиту на ракете Lijian-1 в 2022 году . Спутник, предположительно, является первым тестовым аппаратом и предназначен для тестирования и демонстрации ключевых технологий квантовых сетей.
Китай уже строит компактные наземные станции для сети. Они использовались при демонстрации квантовой связи между спутником Micius и городами Пекин, Цзинань, Вэйхай, Лицзян и Мохэ.
В последние годы квантовые коммуникации и квантовые вычисления включены в список технологических мегапроектов, и отмечаются как стратегически важные для Китая.
Европейское космическое агентство также работает в этом направлении. Проект по разработке квантовой связи возглавляет Thales Alenia Space. Европейский производитель спутников в начале января 2023 года заявил, что возглавляет консорциум под названием TeQuantS, целью которого является разработка технологий, необходимых для демонстрации каналов квантовой связи из космоса в течение трех лет.
Правительства США и Великобритании сотрудничают в области разработки спутниковой сети шифрования на основе квантовых технологий.
Миссия Micius
Спутник был запущен на орбиту высотой 500 км и совместно с наземными станциями на разных континентах провел серию сеансов связи.
Миссия быстро достигла одной из своих ключевых целей — продемонстрировала распространение запутанности на большие расстояния. В 2017 году эксперименты показали, что два фотона из запутанной пары могут быть разделены и распределены по двум станциям (Делингха и Лицзян, обе в Китае) на расстоянии 1200 км друг от друга при сохранении их запутанности. Результат более чем вдвое превышает рекорд расстояния, ранее достигнутый с помощью оптических волокон.
Всего через 10 дней после запуска Micius обеспечил связь между спутником и наземной станцией, расположенной недалеко от Пекина, используя протокол известный как decoy-state BB84, который использует вместо запутанных фотонов слабые когерентные импульсы. В 273-секундном окне соединения эксперимент разделял около 300 килобит случайного ключа — количество, достаточное для обмена стандартным 256-битным ключом каждый день в течение 3 лет.
Используя систему QKD, Micius распространил на наземные станции в Китае и Австрии 100 килобайт ключей безопасности, которые использовались для защиты 75-минутной видеоконференции между Пекином и Веной с помощью 128-битных ключей, обновляемых каждую секунду
Источник SpaceNews.
