Перша квантова конференція між континентами

Орбітальне квантове шифрування: вчені вперше транслювали відеоконференцію з допомогою квантової криптографії.
Фотони, які виконували функцію ключа, відправляв на Землю квантовий супутник Мо-Цзи. Так вчені з Пекіна і Вени могли спілкуватися з різними континентами без загрози того, що їх підслухають. Таким чином перша орбитально-планетарна квантова мережа показала свою практичність.
Квантову криптографію вважають найбезпечнішим шифруванням. Адже для перенесення кодів вона використовує ключі квантово-фізичного феномена – заплутаності. При цьому стану фотонів так з’єднані між собою, що всяке вимірювання або маніпуляція світловий часткою змінює і інші – миттєво і на гігантських відстанях.
Досі таку квантову інформацію можна було відправляти на обмежені відстані. У разі скловолокна мова йшла про радіус дії трохи менше 100 кілометрів – замало для міжконтинентальної комунікації.
Однак це змінили квантові супутники, які виконують функцію ретранслятора, які генерують і поширюють ключ, закодований заплутаними фотонами. В серпні 2016 перший такий супутник злетів з території Китаю. І тепер Мо-Цзи кружляє на висоті майже 500 кілометрів. Кілька місяців тому він продемонстрував, що може виробляти квантові повідомлення і висилати їх на дві наземні станції, сильно віддалені один від одного.
Нещодавно провели і інші випробування цієї орбитально-планетарної квантової мережі: вчені вперше здійснили відеоконференцію між Пекіном і Віднем, що стало можливим завдяки квантовим поширенню ключа з супутника.
У дослідженні спочатку Мо-Цзи продукував ключ у формі поплутаних поляризованих фотонів і відправляв їх на наземну станцію в Граці.
«Цікаво те, що коли хтось намагався перехопити фотони між супутником і станцією і виміряти поляризацію, то в результаті вимірювань, він міняв квантово-фізичний стан частинок – і терпів невдачі», – пояснив Йоганн Гандштайнер (Johannes Handsteiner) з Віденського інституту квантової оптики та квантової інформації.
На наземній станції вчені визначали стан поляризації деяких з цих фотонів і змінювали стан тих копій фотонових повідомлень, що залишилися на супутнику. Так виник перший квантовий ключ.
Паралельно з цим китайські вчені здійснювали такі ж процедури, але так, що два квантових ключа залишалися на супутнику. Потім обидва ключа поєднувалися на орбіті і після цієї комбінації знову передавалися на наземні станції в Австрії та Китаї.
З «власним» ключем з одного боку і комбінованим ключем з іншого обидві станції змогли генерувати загальний код, який можна застосовувати для однозначного шифрування і дешифрування інформації, тобто для найнадійнішою «квантової телефонії».
29 вересня 2017 року фізики в Пекіні та Відні вперше застосували цей метод, щоб здійснити відеоконференцію. Хоча відеодані протікали через нормальне інтернет-з’єднання, розшифрувати їх могли тільки два видеопартнера – завдяки квантовим ключів, які вони отримали з орбіти.
Так квантова зв’язок захищена від прослуховування принаймні в мільйон разів краще, ніж розмова з залученням звичайної криптографії, пояснили фізики. «Успішний міжконтинентальний обмін квантово заплутаною інформації показує неймовірний потенціал цієї технології, яку вивчили фундаментальні дослідження», – розповів Зелінгер.