Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ) и Институт динамики геосфер РАН имени М.А. Садовского (ИДГ РАН) нашли способ снизить влияние атмосферных явлений на спутниковую квантовую связь. Исследовательская группа предложила для получения сигнала использовать адаптивное зеркало, сообщают в МТУСИ.
Что такое адаптивное зеркало?
Это прибор, который внешне и по функциям напоминает обычное зеркало, но со значительно более сложной конструкцией. В частности, прием сигнала осуществляется с помощью мембраны, смонтированной на пластину, под которой находятся электроды. Сама пластина может изменять форму и тем самым улавливать даже самые слабые световые сигналы.
Суть проблемы
Спутники могут являться частью систем квантового распределения ключей и передавать данные прямо с орбиты. Это перспективная технология. На сегодня существует проект развертывания микроспутниковой группировки из кубсатов (миниатюрных спутников), которая осуществляла бы распределение и передачу ключей для каналов квантовой связи. При реализации проектов, связанных со спутниковой квантовой связью, серьезным препятствием становятся атмосферные явления. Когда идет снег или дождь, качество сигнала резко падает.
Влияет на квантовую связь и турбулентность. По квантовым каналам данные передаются с помощью одиночных фотонов, поэтому любое возмущение атмосферы может стать для них критичным. Повторить сеанс сложно, ведь связь с низкоорбитальным спутником, осуществляющим квантовое распределение ключей, длится совсем недолго. Соответственно, при потере данных новый ключ может просто не успеть сформироваться.
Что исследовали ученые?
В МТУСИ проблему сохранения сигнала от спутников изучают давно. В прошлом году университет совместно с компанией QRate и АО «Мостком» провел масштабное тестирование потерь на атмосферной трассе имеющихся на отечественном рынке систем квантового распределения ключей. Выяснилось, что при ухудшении погодных условий число битовых ошибок резко возрастает. В ходе эксперимента, который МТУСИ провел совместно с ИДГ РАН, изучались возможности применения адаптивного зеркала для получения сигнала со спутника для квантового распределения ключей.
Ход эксперимента
Для эксперимента использовалось адаптивное зеркало собственной разработки ИДГ РАН. Поток турбулентности был сымитирован с помощью обычного вентилятора мощностью 2 кВт. Тестирование показало, что без зеркала приемное устройство получает сигнал со значительными колебаниями, а при применении прибора количество минимальных сигналов вырастает в три раза. Таким образом, использование адаптивных зеркал может значительно повысить перспективы внедрения квантового распределения ключей через спутниковую связь.
Стоит отметить, что относительно будущего этой технологии существует множество мнений. Сейчас квантовый ключ передается по отдельному защищенному каналу посредством спутниковой связи либо через оптоволокно. Однако в перспективе нельзя исключать, что от «темного» канала откажутся и ключи будут направляться по тому же самому каналу, что и передаваемая информация.