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.
6 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

6 часов назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Вчера, 21:52
2 минуты
Илья Ведмеденко

Пилотируемый космический корабль Crew Dragon приводнился в Атлантическом океане, у побережья Флориды. Это приблизило компанию SpaceX к полноценному вводу нового аппарата в эксплуатацию.

6 часов назад
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[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: