Космический квантовый источник обеспечит безопасную коммуникацию — Naked Science
03.10.2018
6 минут
Редакция

Космический квантовый источник обеспечит безопасную коммуникацию

Ученые разработали стабильное и высокопроизводительное квантовое устройство, которое они собираются отправить на низкую околоземную орбиту через четыре года. Прибор поможет установить более безопасное сообщение между сторонами на Земле.

spacebornequ1

Вскоре мощные квантовые компьютеры смогут легко взламывать традиционные математические шифры. Запутанные фотоны, произведенные космическим квантовым источником, предоставят неподдающийся взлому обмен ключами для высокоуровневых приложений. Исследовательская команда из Общества Фраунгофера разработала высокопроизводительный квантовый источник, достаточно мощный для размещения в космосе. Через четыре года они планируют запустить первый европейский квантовый спутник.

 

Позолоченное, футуристического вида устройство размером не больше хлебницы прошло различные испытания, включая резкие изменения температуры от -40°C до 60°C, подвергание холоду и жару в вакууме, а также «родео» на трехосевой вибрационной платформе. В ходе этого изнурительного процесса устройство должно было продемонстрировать непоколебимую прочность и высокую производительность. Когда этот квантовый источник прошел свои последние стресс-тесты, проведенные в соответствии со строгими стандартами Европейского космического агентства, его посчитали пригодным для использования в космосе.

 

Исследователи из Института прикладной оптики и точной механики им. Фраунгофера в Йене (IOF) стали первыми, кто сумел разработать высокостабильный и мощный квантовый источник. Он может генерировать 300 тысяч пар запутанных фотонов в секунду, когда свет лазерного луча попадает в нелинейный кристалл. Эти сдвоенные частицы света надежно шифруют чувствительные сообщения. Вот как это работает: поляризация двух фотонов остается запутанной — взаимосвязанной — вне зависимости от того, насколько далеко они находятся друг от друга. Это позволяет двум сообщающимся сторонам производить ключи, делиться ими и моментально замечать, если третья сторона пытается перехватить их сообщения. Если неавторизованная сторона пытается получить доступ к сообщению, два фотона распутываются, что является сигналом о попытке взлома.

 

Квантовый источник генерирует запутанные фотоны и отправляет их на Землю со спутника / © Fraunhofer IOF

 

Зачем же квантовому источнику быть в космосе? Запутанные фотоны могут также перемещаться по оптоволоконным кабелям. Однако дальность передачи в таком случае сильно сокращается и, более того, препятствует важному процессу фотонной запутанности. Куда лучше прикрепить квантовый источник к спутнику и отправить на низкую околоземную орбиту, откуда он сможет передавать сдвоенные частицы света на планету с высоты 400 километров с минимальными помехами.

 

«Стабильность квантового источника и производительность представляли самые большие проблемы, так как во время прохождения через земную атмосферу степень потери все еще высока. Именно поэтому так важно генерировать как можно большее количество сдвоенных фотонов для максимизации числа фотонов, которые достигнут стороны, сообщающиеся на Земле, — объясняет руководитель проекта доктор Оливер де Врис из IOF. — Мы оптимизировали стабильность квантового источника при помощи умного дизайна, эффективного неорганического процесса склеивания и крепких материалов, не испытывающих значительного расширения при изменении температур».

Позавчера, 20:14
7 минут
Полина Гершберг

Клеточные линии человека с «лицом эльфа» помогли ученым подтвердить, что древние люди одомашнили сами себя.

Вчера, 14:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи полагают, что усваивание алкоголя, возможно, позволило предкам человека разумного возвыситься над другими видами.

Вчера, 13:16
2 минуты
Илья Ведмеденко

Российское телевидение показало, что находится внутри так называемого ядерного чемоданчика — устройства, содержащего коды, которые в случае необходимости должны привести в действие ядерный арсенал страны.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

4 декабря
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

Позавчера, 20:14
7 минут
Полина Гершберг

Клеточные линии человека с «лицом эльфа» помогли ученым подтвердить, что древние люди одомашнили сами себя.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

19 ноября
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: