Космический квантовый источник обеспечит безопасную коммуникацию — Naked Science
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
©Wikipedia

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».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
7 часов назад
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

9 часов назад
4 минуты
Сергей Васильев

Новое исследование продемонстрировало, что различия в составе микрофлоры у страдающих аутизмом нарушает ее способность нейтрализовать токсины и может вести к массовому повреждению митохондрий.

4 часа назад
8 минут
Василий Парфенов

Пусть романтика мирного атома с середины 1960-х поутихла, к идее использования ядерных реакторов в «гражданских» целях все равно возвращаются регулярно. Новый ядерный ракетный двигатель (ЯРД) позволит доставить человека на Марс гораздо быстрее, чем это возможно сейчас.

7 часов назад
4 минуты
Денис Гордеев

Временные промежутки между посещениями дантиста могут составлять от трех месяцев до двух лет, в зависимости от индивидуальных факторов.

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

23 октября
7 минут
Денис Гордеев

Изучение инфекционного процесса проводили благодаря комбинации флуоресцентной микроскопии и генетического анализа отдельных клеток.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

20 октября
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

[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: