Цього місяця Китай планує запустити перший у світі супутник для квантових комунікацій. Можливо, далі буде ціла флотилія таких супутників.
Квантово-комунікаційні супутники мають створити мережу супербезпечного зв'язку, яка пов'яже людей в різних куточках планети. Шістсоткілограмовий апарат стартує з космодрому Цзюцюань вже в серпні. Вартість місії становить 100 млн. дол. Академія наук КНР втілює її спільно з Австрійською академією наук.
Квантовий зв'язок безпечніший, ніж звичайні засоби зв'язку, адже будь-яку спробу втручання в нього легко детектувати. Ділячись між собою ключем шифрування у вигляді пучка фотонів, співрозмовники можуть бути певні, що будь-яка спроба підслухати їх залишить в ньому свій слід.
Досі науковцям вдалося продемонструвати принцип квантової комунікації на відстані до 300 км. Однак, рухаючись крізь оптичні волокна або повітря, фотони розсіюються, а підсилити сиґнал, зберігаючи нестабільні квантові стани, дуже складно. Тому китайські дослідники сподіваються, що, передаючи фотони в космосі, де вони рухаються набагато рівніше, сиґнал проходитиме набагато більші відстані.
Головний компонент супутника — кристал, який продукує пари фотонів, що перебувають у т. зв. «заплутаному квантовому стані», тобто їх властивості поєднані, незважаючи на відстань між ними. Завдання супутника — вистрілити парами цих заплутаних фотонів на наземні станції в Пекіні та Відні й створити між ними квантово-комунікаційний ключ.
Під час дворічної місії команда також планує здійснити статистичне вимірювання, знане як тест Белла, щоб довести, що заплутані квантові стани можуть існувати на відстані до 1 200 км. Хоч квантова теорія передбачає, що заплутаність зберігається на будь-якій відстані, все ж тест Белла має це емпірично довести.
«Якщо супутник буде успішним, Китай точно запустить наступні місії», — каже Лю Шаоянь, фізик з Університету науки та технологій у Хефеї. З його слів, знадобиться приблизно 20 таких супутників, щоб ґарантувати безпечну комунікацію у всьому світі.
Окрім створення супербезпечної мережі зв'язку, такі супутникові системи стануть великим кроком у напрямку «квантового інтернету» — мережі квантових комп'ютерів у всьому світі, які утворюватимуть т. зв. «квантову хмару», вважає Пол Квят, фізик з Іллінойського університету, який також бере участь у проекті.
Якщо китайська команда досягне успіху, то іншим групам, які працюють над подібними проектами, буде набагато легше знайти фінансування, стверджує Антон Зеллінґер, фізик з Австрійської академії наук у Відні. Сполучені Штати, як не дивно, порівняно пасивні у цій сфері досліджень, але Зеллінґер припускає, що їхні розробки можуть бути засекречені.
Технологія теоретично дозволяє поєднати фотони від мережі квантово-комунікаційних супутників і створити сеґментований телескоп з ефективною апертурою завбільшки з Землю та неймовірною роздільною здатністю. В такий телескоп, зі слів Пола Квята, можна буде бачити автомобільні номери на супутниках Юпітера.
Elizabeth Gibney
Chinese satellite is one giant step for the quantum internet
Nature, 27/07/2016
Зреферував Євген Ланюк
05.08.2016