Область квантовой криптографии, которая стремится передавать зашифрованную информацию с использованием запутанных квантовых частиц, таких, как фотоны, может заложить основу для будущих квантовых сетей, но она сталкивается со значительным физическим препятствием: запутанные фотоны трудно передать на большие расстояния. Даже в волоконно-оптических кабелях они могут распространяться только на 240 километров, прежде чем полностью деградируют. Но команда исследователей из Китайской академии нашла решение — просто нужно отправить фотоны на 1200 километров в космос.
Хотя идея использования спутникового транспондера для передачи запутанных фотонов в космос и обратно уже давно известна, до августа прошлого года провести такой эксперимент не удавалось. Китай запустил свой первый такой спутник за 100 млн долларов для проведения квантовых экспериментов в космическом масштабе. Спутник, как сообщается, оснащен системой из лазеров и зеркал, а также специальным кристаллом, который может кодировать данные и создавать ключи шифрования на фотонах, во время их путешествия обратно на Землю.
Даже без наземных трудностей, с чем экспериментаторы, работающие на обычных квантовых сетях, должны бороться, передача запутанных фотонов с орбиты не просто подвиг. Кристалл может генерировать целых 6 миллионов пар фотонов в любой момент времени, но обе из предназначенных для приёма наземных станций, которые расположены в 1200 километрах друг от друга, в состоянии обнаружить только одну пару фотонов в секунду. «Это сложная задача», сказал физик Чао-Ян Лу в интервью журналу Wired: «Это, как вам удалось бы ясно разглядеть человеческий волос на расстоянии в 300 метров».
Лу и его команда надеются, что этот успешный эксперимент, описание которого было недавно опубликовано в журнале Science (в статье с платным доступом), может проложить путь для более безопасных систем шифрования. Теоретически, передающая сторона кодирует ключ шифрования на основе характеристик потока фотонов и отправляет его получателю своего сообщения. А затем шифрует свое сообщение с помощью этого ключа и отправляет его получателю.
Если кто-то пытается перехватить, расшифровать или даже просто наблюдать ключ во время транзита, законы квантовой механики диктуют, что сам ключ изменится. Таким образом, даже если кто-то перехватил и ключ, и сообщение, толку от этого не будет никакого. Современное состояние технологии пока не позволяет осуществить квантовое шифрование, поскольку аппаратура недостаточно чувствительна, так что повышение чувствительности основная цель будущего.
