Как сообщил Ван Цзяньюй, представитель Китайской академии наук (CAS), ключевые спутниковые сети на низкой околоземной орбите и экспериментальные платформы на средней и высокой орбите стали основными направлениями развития в будущем.
По словам Вана, перед отправкой сигналов на высоту около 10 000 км, необходимо будет разработать технологию подавления микровибраций, необходимую космическому кораблю для отправки точных оптических или лазерных сигналов. Космические квантовые технологии станут прорывом в областях, связанных с исследованием дальнего космоса и обнаружением космических гравитационных волн.
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).
Спутник QKD (Quantum Key Distribution) имеет источник фотонов, который генерирует отдельные фотоны, также известные как квантовые биты или кубиты. Поляризованные в определенных ориентациях фотоны и представляют квантовую информацию. Спутник может генерировать случайные, но запутанные пары фотонов, создавая таким образом секретные ключи, которые передаются на две отдельные наземные станции с детекторами для измерения поляризации приходящих фотонов. Это позволяет двум сторонам обмениваться данными, шифровать и расшифровывать данные, используя ключи с квантовыми свойствами.
Квантовому спутнику Micius удалось установить рекорд - аппарат продемонстрировал, 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.
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
Размещение новых квантовых спутников на более высоких орбитах, означает, что они будут иметь большую зону обслуживания, чем Micius, который вращается на высоте около 500 км над планетой, и будут видны наземным станциям на более длительные периоды времени. Это также означает, что китайским ученым и инженерам потребуется возможность точно передавать квантовые ключи на гораздо большие расстояния.
Китай — не единственная страна, активно работающая в этой области, которая может произвести революцию в области квантовой связи. В настоящее время Европа работает над запуском демонстрационного спутника квантового распределения ключей (QKDSat), известного как Eagle-1, о чем Европейское космическое агентство (ЕКА) объявило в прошлом году.
Согласно заявлению ЕКА, спутник Eagle-1 станет первой космической системой распределения квантовых ключей (QKD) Европейского Союза и может привести к созданию сверхзащищенной сети связи для Европы.
Eagle-1 проведет три года на орбите, тестируя технологии, необходимые для безопасной связи нового поколения. Спутник продемонстрирует «реализуемость технологии квантового распределения ключей, которая использует принципы квантовой механики для распределения ключей шифрования таким образом, что любая попытка подслушивания будет немедленно обнаружена, в ЕС с использованием спутниковой системы», согласно заявлению ЕКА.