Физики из России и Китая впервые совместно использовали квантовый спутник связи

Российские ученые установили канал с квантовой защитой между Россией и Китаем с помощью спутника.

Российские и китайские физики впервые совместно провели эксперимент по использованию китайского квантового спутника связи «Мо-Цзы» для квантовой передачи ключей шифрования на расстояние почти в 3,8 тыс. км и обмена сообщениями и изображениями по защищенному каналу связи. Для обеспечения его работы в Звенигороде была построена первая в РФ наземная станция спутниковой квантовой связи, сообщила в пятницу пресс-служба НИТУ МИСИС.

Директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Федоров отметил, что спутниковая квантовая криптография открывает принципиально новые возможности по защите данных объектов, находящихся на большом расстоянии.



«Усилиями большой коллаборации ученых и инженеров создана уникальная приемная станция, которая позволяет проводить стабильные сеансы связи со спутником, а также декодировать отправляемые им поляризационные состояния одиночных фотонов. Спутниковая квантовая криптография открывает принципиально новые возможности по защите данных объектов, находящихся на большом расстоянии», — заявил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС (Москва) Алексей Федоров, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Напомним, летом 2023 года с космодрома «Восточный» был запущен прототип квантового спутника, малый космический аппарат «Импульс-1», разработанный НИТУ МИСИС и компанией «КуСпэйс Технологии», на котором находится оборудование, позволяющее тестировать передачу информации по лазерному каналу связи. Спутник с таким функционалом запущен в России впервые. Сеансы связи проходят в штатном режиме. Крупный бизнес уже начал проявлять интерес к этому направлению, а разработка технологии квантовых микроспутников приближает горизонт экономической целесообразности внедерния квантовых технологий.


​
В России и в мире промышленные системы квантовой криптографии уже тестируются крупными банками и телекоммуникационными компаниями. Например, пилотный проект в этой сфере реализовали Росатом и Ростелеком. Инфраструктура квантовых коммуникаций строится при поддержке Дорожной карты РЖД. Есть на этом рынке и частные компании, например, в этой сфере работает компания «КуРэйт», основанная при поддержке Российского квантового центра.

По различными оценкам в мире рынок квантовой криптографии будет расти в среднем почти на 40% в год.





Как отмечают Федоров и его коллеги, одна из главных проблем в работе современных систем квантовой связи заключается в том, что свет постепенно угасает при движении через оптоволокно. По этой причине расстояние между узлами квантовых сетей на текущий момент составляет несколько сотен километров при использовании наземных систем передачи данных.

Повысить дальность передачи квантовой информации можно, обмениваясь данными не через наземные оптоволоконные кабели, а через спутники связи. В частности, еще в сентябре 2016 года ученые из Китая запустили орбитальный зонд «Мо-Цзы» и успешно использовали его для проведения первых «межконтинентальных» сессий передачи квантовой информации. С 2019 года к опытам с «Мо-Цзы» присоединились физики из НИТУ МИСИС, Российского квантового центра и связанного с ним стартапа QSpace.

Недавно российские ученые завершили разработку первой отечественной наземной станции связи, которая позволяет установить соединение с «Мо-Цзы» и обмениваться с ним набором одиночных фотонов, частиц света, в поляризационных состояниях которых кодируется передаваемая информация. Данная станция связи была установлена в Звенигороде, откуда исследователям удалось связаться с их китайскими коллегами в Наньшане (Синьцзян-Уйгурский автономный район).

В рамках этой сессии связи исследователи обменялись ключами шифрования, а также текстовыми сообщениями и закодированными изображениями размером 256 на 64 пикселя и всесторонне изучили уровень безопасности при работе всех компонентов систем квантовой спутниковой связи. По словам физиков, это еще раз подтвердило возможность использования «Мо-Цзы» для проведения сверхдалеких сессий квантовой связи и продемонстрировало возможность России использовать эти системы.





Исследование поддержано стратегическим проектом НИТУ МИСИС «Квантовый интернет» по программе Минобрнауки России «Приоритет 2030». Полученные результаты позволят в дальнейшем стать ближе к созданию высокоскоростных квантово-защищенных спутниковых систем связи в России.