Международная группа, в которую входили исследователи из Китая и Австрии, реализовала технологию квантового распределения ключей шифрования (quantum key distribution, QKD), в которой использовался искусственный спутник Micius, снабженный квантовым коммуникационным оборудованием. В первых экспериментах со спутниковой технологией QKD были задействованы три наземные станции, две в Китае и одна в Европе, неподалеку от Вены. Используя спутник Micius в качестве доверенного релейного узла, был произведен обмен секретными ключами шифрования, при этом расстояние, разделявшее конечных абонентов, составляло 7600 километров по поверхности Земли.
Напомним нашим читателям, что квантовый коммуникационный спутник Micius разрабатывался на протяжении 10 лет группой из Китайской Академии Наук, возглавляемой профессором Джиэн-Веем Пэном (Professor Jian-Wei Pan). Этот спутник, предназначенный для проведения ряда экспериментов в области квантовых коммуникаций, был запущен в космос в 2016 году и сейчас он находится на орбите на высоте 500 километров от поверхности Земли. Для проведения экспериментов на Земле была развернута инфраструктура из пяти базовых станций, расположенных в разных уголках Китая.
В течение первого года функционирования спутника Micius были проверены три ключевых технологии, необходимые для построения “квантового Интернета”, функция квантового распределения ключей шифрования с частотой в несколько килогерц, передача на расстояние состояния квантовой запутанности и квантовая телепортация информации. При этом, в некоторых случаях эффективность использования спутниковой системы оказалась на целых 20 порядков выше, чем эффективность при прямой передаче фотонов через оптоволокно на сопоставимое расстояние.
Во время первых испытаний спутниковой системы квантового распределения ключей шифрования из Китая в Европу было передано изображение, портрет Микиуса, размер файла которого составлял 5.24 килобайта. В обратную сторону был передан портрет Шредингера, размером 4.9 килобайта. Для передачи данных использовался одноразовый ключ, длиной 80 килобит.
После первых испытаний была организована видеоконференция между Китайской и Австрийской Академией Наук. Данные этой конференции шифровались при помощи протокола AES-128 (Advanced Encryption Standard) и 128 битовые ключи шифрования менялись каждую секунду. Во время это 75-минутной конференции было передано в общей сложности 2 Гб данных, в состав которого вошли 560 килобит данных квантовых ключей.
И в заключение следует заметить, что все, о чем говорилось выше, является доказательством того, что спутники наподобие Micius могут быть использованы как доверенные релейные узлы, через которые можно соединить практически две любые точки на земном шаре и произвести полностью безопасный обмен ключами шифрования между этими двумя точками. А на базе нескольких таких узлов уже можно будет построить эффективную глобальную квантовую сеть, которая может стать основой будущего квантового Интернета.