Prijenos slika putem kvantne distribucije ključeva između Kine i Južne Afrike
U uzbudljivom tehnološkom iskoraku, slike su osigurano prenesene putem satelita koristeći kvantnu distribuciju ključeva (QKD) između zemaljskih stanica u Kini i Južnoj Africi, na nevjerojatnoj udaljenosti od 12,900 kilometara (8,000 milja). Iako udaljenost fascinira, važnija je drastična redukcija težine, a posljedično i troškova, u tehnologijama prijenosa i prijema.
Kvantna mehanika kao sredstvo za siguran prijenos podataka
Kvantna mehanika, s svojom neobičnom prirodom, može se iskoristiti za sigurno prenošenje podataka, barem u teoriji. Međutim, ostvarenje ovakvog prijenosa na širokoj razini i na velikim udaljenostima pokazalo se sporijim nego što su pobornici očekivali. Unatoč tome, napravljen je značajan napredak, koji je sada obilježen prvim kvantnim satelitskim komunikacijskim linkom koji pokriva južnu hemisferu.
Inovacija Jinan-1: Određivanje nove ere kvantne enkripcije
Demonstracija kvantne enkripcije putem satelita provedena je korištenjem stanica na Sveučilištu Stellenbosch u Južnoj Africi i Sveučilištu za znanost i tehnologiju u Kini. Između njih nalazio se microsatelit Jinan-1, posebno dizajniran za omogućavanje kvantne enkripcije informacija između lokacija koje nisu povezane kablovima. Tijekom pojedinog prolaska Jinan-1 nad glavama, sigurno je preneseno 1,07 milijuna bitova.
Važnost klimatskih uvjeta u prijenosu podataka
Istraživači priznaju da su brzi rezultati ovom prilikom bili omogućeni povoljnim klimatskim uvjetima u Stellenboschu, gdje je tijekom južne zime malo oblaka i vlažnosti. Oblaci (oni koji donose kišu, a ne pohranjuju podatke) nalažu prelazak na pomoćne sustave, koji su sporiji. QKD se oslanja na sposobnost pojedinačnih fotona da kodiraju i prenose ključeve, koji se mogu koristiti za dekodiranje sadržaja poruke.
Kvantna sigurnost u komunikaciji
Jedna od ključnih karakteristika kvantne mehanike jest da presretanje ili čak mjerenje pojedinačnog fotona mijenja njegov oblik, čime se ometa njegova upotreba kao ključa. To znači da bi primatelj poruke bio obaviješten o bilo kojem pokušaju prisluškivanja. Kina je uspostavila 2,000 kilometara (1,200 milja) vlakana za prijenos kvantno-enkriptiranih signala između 32 lokacije u glavnim gradovima.
Izazovi i budućnost kvantnih komunikacija
Iako bi se takve veze mogle ostvariti i na interkontinentalnoj razini, poput većine obične internetske komunikacije koja prelazi oceane putem kablova, to zahtijeva značajnu infrastrukturu koja se možda neće koristiti široko zbog ograničenih primjena. Prvi kineski kvantni satelit, Micius, pokazao je potencijal korištenja svemira za prijenos signala između Kine i Austrije, ali Jinan-1 otkriva da je tehnologija napredovala dalje. Jinan-1 je više od 10 puta lakši od Miciusa, dok su zemaljske stanice teške samo 100 kilograma (220 funti), gotovo stotinu puta manje.
Zaključak: Svijetla budućnost kvantne enkripcije
Tim je pokazao potencijalne implikacije za prenosivost, premještajući kinesku zemaljsku stanicu na različite lokacije unutar nekoliko gradova, pa čak i u planine Nanshan. Ključevi su preneseni korištenjem pulsnoga bliska infracrvenog lasera. Stellenbosch uspostavlja vlastiti Centar za kvantnu znanost i tehnologiju, a vođa tima, dr. Yaseera Ismail, izjavio je: “Međunarodne i nacionalne suradnje su ključne za poticanje vrhunskih istraživanja i pomicanje znanstvenih granica.” Ova studija objavljena je u uglednom časopisu Nature.
