De satelliet van China, die meer dan een jaar geleden werd gelanceerd, heeft nu de distributie van kwantumsleutel naar de grond aangetoond, waardoor hij mogelijk controle heeft over het wereldwijde communicatienetwerk. Deze technologie zal ongetwijfeld passen bij haar ambities om een dominante wereldwijde blockchain-valuta te creëren, omdat deze "niet te hacken" zal zijn. ⁃ TN Editor
Chinese wetenschappers zijn de eerste geworden die kwantumsleutels van een satelliet naar de grond hebben gerealiseerd, waarmee de basis is gelegd voor het bouwen van een hack-proof wereldwijd kwantumcommunicatienetwerk.
De prestatie, gebaseerd op experimenten uitgevoerd met 's werelds eerste kwantumsatelliet, Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), werd donderdag gepubliceerd in het gezaghebbende academische tijdschrift Nature.
De natuurrecensenten merkten op dat het experiment een indrukwekkende prestatie was en een mijlpaal in het veld vormde.
Met de bijnaam 'Micius', naar een Chinese filosoof en wetenschapper uit de 5e eeuw voor Christus die naar verluidt de eerste persoon was die ooit optische experimenten uitvoerde, werd de satelliet van meer dan 600 kilogram in een zonsynchrone baan gestuurd op een hoogte van 500 kilometer op 16 augustus 2016.
Pan Jianwei, hoofdwetenschapper van QUESS en een academicus van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), zei dat de satelliet kwantumsleutels heeft gestuurd naar grondstations in Xinglong, in de provincie Hebei in het noorden van China, en Nanshan, in de buurt van Urumqi, de hoofdstad van Xinjiang Uygur in het noordwesten van China. Autonome regio.
De communicatieafstand tussen de satelliet en het grondstation varieert van 645-kilometers tot 1,200-kilometers, en de transmissiesnelheid van de kwantumsleutel van satelliet naar grond is tot 20 ordes van grootte efficiënter dan verwacht met een optische vezel van dezelfde lengte, zei Pan.
Wanneer de satelliet over China vliegt, biedt deze een experimentvenster van ongeveer 10 minuten. Gedurende die tijd kan de 300 kbit beveiligde sleutel worden gegenereerd en verzonden door de satelliet, volgens Pan.
"Dat kan bijvoorbeeld voldoen aan de vraag om een absoluut veilig telefoongesprek te voeren of een grote hoeveelheid bankgegevens te verzenden", zei Pan.
“Op satellieten gebaseerde kwantumsleuteldistributie kan worden gekoppeld aan grootstedelijke kwantumnetwerken waar vezels voldoende en gemakkelijk zijn om talloze gebruikers binnen een stad van meer dan 100 km met elkaar te verbinden. We kunnen ons dus een ruimte-grond geïntegreerd kwantumnetwerk voorstellen, dat kwantumcryptografie mogelijk maakt - waarschijnlijk de eerste commerciële toepassing van kwantuminformatie - die bruikbaar is op wereldschaal, ”zei Pan.
De oprichting van een betrouwbare en efficiënte ruimte-aarde verbinding voor getrouwe kwantumtoestandoverdracht effent de weg naar wereldwijde kwantumnetwerken, voegde hij eraan toe.
HACK-PROOF COMMUNICATIE
Persoonlijke en veilige communicatie is zeer gewild. Traditionele cryptografie met openbare sleutels is meestal afhankelijk van de waargenomen berekeningsontractiviteit van bepaalde wiskundige functies.
Maar een krachtige kwantumcomputer, die wetenschappers over de hele wereld nog steeds ontwikkelen, wordt als een bedreiging gezien omdat het alles op een conventionele computer hackbaar kan maken.
Net als een munt met twee kanten dient de kwantummechanica echter ook als beschermer van informatie.
Door kwantumverstrengeling te benutten, wordt de quantum key-technologie gebruikt in kwantumcommunicatie, waardoor de mogelijkheid van aftappen en perfect beveiligen van de communicatie wordt uitgesloten.
Pan legde uit dat een kwantumsleutel wordt gevormd door een reeks willekeurige getallen die tussen twee communicerende gebruikers worden gegenereerd om informatie te coderen. Eenmaal onderschept of gemeten, zal de kwantumstatus van de sleutel veranderen en de onderschepte informatie zal zichzelf vernietigen.
Een afluisteraar op het kwantumkanaal die informatie over de sleutel probeert te verkrijgen, zal onvermijdelijk storingen in het systeem veroorzaken en kan worden gedetecteerd door de communicerende gebruikers, aldus Pan.
BREKENDE GRENZEN IN DE RUIMTE
In de praktijk is de bereikbare afstand voor kwantumtoetsverdeling beperkt tot een paar honderd kilometer, vanwege het verlies van fotonen bij transmissie door optische vezels, zei Pan.
"Als we de kwantumsleutel door een vezel van 1,200 km heen zenden, zelfs met een perfecte bron van één foton en ideale detectoren voor één foton, zouden we in zes miljoen jaar slechts een 1-bits gezeefde sleutel krijgen", zei Pan.
Een meer directe en veelbelovende oplossing voor kwantumsleuteldistributie op wereldschaal is via satellieten. Het verzenden van fotonen tussen de satelliet- en grondstations vergroot het bereik van kwantumcommunicatie aanzienlijk, zei Pan.
Vergeleken met terrestrische kanalen heeft de satelliet-naar-aarde-verbinding de verliezen aanzienlijk verminderd. Dit komt voornamelijk doordat de effectieve dikte van de atmosfeer 10 km is en het grootste deel van het transmissiepad van het foton zich in een lege ruimte bevindt met verwaarloosbare absorptie en turbulentie.
Wetenschappers verwachten dat kwantumcommunicatie de menselijke ontwikkeling in de komende twee of drie decennia fundamenteel zal veranderen, omdat er enorme vooruitzichten zijn voor het toepassen van de nieuwe generatie communicatie op gebieden zoals defensie, militair en financiën.
