Космический квантовый источник обеспечит безопасную коммуникацию — Naked Science
03.10.2018
6 минут
Редакция
166

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».

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Вчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

Вчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: