Dámy a páni, začína sa písať nová etapa komunikačných sietí. Čína totiž nedávno predstavila vôbec prvú integrovanú kvantovú komunikačnú sieť na svete, ktorá už stihla prepojiť viac než 150 používateľov vrátane bánk a štátnych inštitúcií, o téme informoval portál Phys.

Samotná sieť je zložená z viac ako 700 optických vlákien, ktoré navyše doplňujú dva komunikačné kanály typu zem-satelit. Vzájomnou kombináciou týchto dvoch liniek sa čínskym vedcom podarilo dosiahnuť kvantovú distribúciu kľúčov (QKD – quantum key distribution) na vzdialenosť až 4600 kilometrov.

Čínska kvantová komunikačná sieť. University of Science and Technology of China

Nehacknuteľná sieť

Presnejšie pozemná časť tvorená z optických vlákien sa rozprestiera na vyše 2000 kilometrov dlhom úseku medzi Pekingom a Šanghajom, kde je doplnená o ďalšie dve pozemské stanice nachádzajúce sa v Ťi-nanu a Che-fej.

Ako sme už uviedli vyššie, pozemská sieť je doplnená o dve satelitné komunikačné linky, ktoré spájajú ďalšiu stanicu Xinglong a 2600 kilometrov vzdialenú stanicu Nanshan nachádzajúcu sa v autonómnej oblasti Xinjiang Uygur, upozornil web China.

Za tento nesmierny úspech vo vývoji kvantových komunikačných sietí je zodpovedný tím vedcov vo vedením Jianwei Pana, Yuao Chena a Chengzhi Penga, ktorí o tomto pokroku informovali prostredníctvom žurnálu Nature.

Pixabay

Kritickým prvkom v celej komunikačnej sieti je technológia QKD, pomocou ktorej dokážeme vysielať správy prostredníctvom kvantovo previazaných fotónov. To znamená, že QKD je úplne bezpečná a nehacknuteľná komunikačná metóda, ktorá implementuje kryptografické protokoly zahŕňajúce komponenty z kvantovej mechaniky.

Kvantové previazanie je jav, pri ktorom sú dva fotóny, respektíve dve kvantové častice, vzájomne prepojené a zdieľajú svoje fyzické stavy nezávisle od toho, ako ďaleko sa od seba nachádzajú. Vedci  obraz kvantového previazania zachytili poprvýkrát iba nedávno.

Týmto spôsobom je možné komunikovať aj na nezašifrovanom, alebo ako autori uviedli „nepriateľskom“ komunikačnom kanály, pretože správu bez kľúča je nemožné dešifrovať. Pri pokuse o akúkoľvek snahu prelomiť toto šifrovanie, narušiteľ po sebe vždy zanechá chybu, ktorú príjemcovia  dokážu okamžite odhaliť, píše ScientificAmerican.

Vývoj kvantovej komunikačnej siete

O tom, že nejde o žiadne prvoplánové pokusy, svedčí aj fakt, že Čína už v roku 2016 do vesmíru vypustila prvý kvantový satelit s názvom Micius (projekt QUESS), ktorý slúži na experimentovanie s kvantovou komunikáciou a kódovaním.

Ten sa momentálne postaral o prepojenie staníc, respektíve prenos QKD medzi pozemskými stanicami Xinglong a Nanshan. K úspešnému dokončeniu kvantovej optickej siete medzi Pekingom a Šanghajom došlo už v roku 2017.

Screenshot/SciNews/ Youtube

Avšak až testy a vylepšenie vykonané v posledných rokoch umožnili zvýšiť rýchlosť generovania kľúča na 47,8 kilobitov za sekundu, čo je až 40-násobné zlepšenie oproti predchádzajúcim pokusom. Vedci tiež do praxe zaviedli novú technológiu s názvom TF-QKD (Twin-Field QKD), prostredníctvom ktorej posunuli predchádzajúci rekord medzi pozemskými QKD až na 500 kilometrov.

V ďalšom kroku Čína spolu so svojimi partnermi z Rakúska, Talianska, Ruska a Kanady plánuje pracovať na vývoji malých a ekonomicky výhodných QKD satelitov, ako aj satelitov pre stredné a vysoké obežné dráhy a pozemských prijímačov. Ak všetko pôjde podľa plánov, za necelých 5 rokov by sme sa mohli dočkať QKD prenosu na vzdialenosť až niekoľkých desiatok tisíc kilometrov.

Vo vedeckých kruhoch sa vyskytuje aj otázka, či Čína vyhráva „preteky o nehacknuteľný kvatový internet“ alebo, či je kvantový internet už na dosah ruky, na čo však autori reagujú s tým, že budú potrebovať oveľa lepšie a významnejšie výsledky, aké dosiahli teraz.