Čína postavila první mobilní stanici pro kvantovou komunikaci na světě  
Nová mobilní kvantová stanice váží pouhých 80 kilogramů a je možné ji nainstalovat na střechu automobilu. Čínský tým se s ní připojil ke kvantovému satelitu Mocius a přenesl s její pomocí kvantový klíč z Ťi-nanu do Šanghaje. Teď přijde na řadu kvantový nanosatelit.
První mobilní stanice pro přenos kvantové komunikace. Kredit: Jin Liwang/Xinhua/Alamy Live News.
První mobilní stanice pro přenos kvantové komunikace. Kredit: Jin Liwang/Xinhua/Alamy Live News.

Kvantová komunikace nabírá na obrátkách. V posledních letech pohánějí její vývoj kupředu především v Číně. Potvrzují to i nejnovější zprávy, podle nichž v Číně postavili a již zprovoznili první přenosnou pozemní stanici pro odesílání a přijímání zabezpečené kvantové komunikace. Tato stanice se nedávno úspěšně připojila k čínskému kvantovému satelitu QUESS (Quantum Experiments at Space Scale), přezdívanému Mocius. Tento satelit vynesla do vesmíru nosná raketa Dlouhý pochod 2D 16. srpna 2016.


Ji-Gang Ren z čínské University of Science and Technology of China z Che-feje s kolegy použili tuto mobilní kvantovou stanici pro zabezpečený přenos dat z Ťi-nanu v  severovýchodní Číně. Původně při komunikace se satelitem Mocius v Číně využívali pozemní stanici, která vážila přes 10 tun. Nová mobilní stanice přitom váží pouhých 80 kilogramů a je natolik malá, že může být nainstalována na střechu automobilu.

Čínský kvantový satelit QUESS. Kredit: Jian-Wei Pan.
Čínský kvantový satelit QUESS. Kredit: Jian-Wei Pan.


Jak uvádí Ren, toto zmenšení nebylo úplně zadarmo. Došlo kvůli němu k určitému omezení rychlosti přenosu dat kvantové komunikace. Mobilní kvantová stanice posílá data rychlostí 4 až 10 tisíc bitů za sekundu, zatímco větší stanice pro kvantovou komunikaci to zvládají rychlostí kolem 40 tisíc bitů za sekundu, čili několikrát rychleji.

 

Tým čínských kvantových vědců použil mobilní kvantovou stanici pro zabezpečenou distribuci klíčů mezi odesílatelem a příjemcem. Při této formě komunikace jsou přenášeny fotony, díky nimž dojde k přenosu tajného klíče pro zašifrování a rozšifrování přenášené zprávy. Takový klíč během experimentu přenesli z mobilní kvantové stanice, která dojela do Ťi-nanu, do velké stanice pro kvantovou komunikaci v Šanghaji.

 

Kvantová komunikace se hlásí o slovo. Kredit: Shangai Institute of Technical Physics.
Kvantová komunikace se hlásí o slovo. Kredit: Shangai Institute of Technical Physics.

Badatelé uvádějí, že motivací k vývoji mobilní stanice pro kvantovou komunikaci pro ně byly požadavky současných uživatelů, jako je například čínská státní banka Industrial and Commercial Bank of China (ICBC). Jejich přáním bylo, aby vybavení pro kvantovou komunikaci nevyžadovalo vybudování speciální infrastruktury. Banka ICBC a také People’s Bank of China již dnes využívají satelitní kvantovou komunikaci mezi vzdálenými městy, jako je například Peking na severovýchodě Číny a ujgurská metropole Urumči na severozápadě Číny.


Ren a spol. v příštích dvou letech plánují vypustit kvantový nanosatelit, kterým cílí na komerční zákazníky. Podle svých slov usilují o to, aby kvantovou komunikaci k ochraně svých dat využívalo více a více uživatelů. Zároveň se můžeme vsadit, že mobilní kvantové technologie bedlivě sleduje čínská armáda, která v současné době stále více a více prorůstá do mnoha odvětví špičkového výzkumu v Číně.

Video:  Quantum satellite achieves 'spooky action' at record distance


Literatura
New Scientist 9. 1. 2020.

Datum: 10.01.2020
Tisk článku

Barevný atlas biochemie - Koolman Jan, Röhm Klaus-Heinrich
 
 
cena původní: 999 Kč
cena: 849 Kč
Barevný atlas biochemie
Koolman Jan, Röhm Klaus-Heinrich
Související články:

Úsvit kvantové komunikace díky Číně     Autor: Dušan Majer (18.08.2016)
Kvantové pokroky: Čína uskutečnila první kvantovou videokonferenci     Autor: Stanislav Mihulka (02.10.2017)
V Číně postavili kvantový dron, který je leteckým uzlem kvantové sítě     Autor: Stanislav Mihulka (23.06.2019)



Diskuze:

Požadavky na přenosový kanál

Mintaka Earthian,2020-01-10 06:24:19

Dobrý den

Zajímalo by mě, zda je při tomto typu přenosu potřeba přímá viditelnost mezi pozemní stanicí a satelitem, nerušená mraky a nečistotami v ovzduší. Neboli v jakém části elektromagnetického spektra probíhá přenos.

Také si dovoluji vyslovit myšlenku, že možná přeci jen bude existovat způsob, jak kvantově přenášenou informaci odchytit postranním kanálem, aniž by to bylo detekovatelné.

Děkuji za článek.

Odpovědět


Re: Požadavky na přenosový kanál

Lukáš Fireš,2020-01-10 12:45:19

Dobrý den

Sic neznám podrobnosti této konkrétní implementace, ale kvantová výměna klíčů (např. Protokol BB84, v angličtině obecně "Quantum key distribution") je dlouho známá věc a to se zkrátka nabourat nedá, resp. ne tak aby to komunikující nepoznal.

Jistým drobným problémem v řešení zůstává autentizace, tedy ujištění, že se skutečně bavíte přímo s tím, s kým chcete, ale i to se řešit dá (pod nějakým článkem zde na oslu jsme to již řešili, existují návrhy kvantových protokolů, ale nakonec nám zatím stačí současné asymetrické šifry/hashe aneb klasické certifikáty, stačí jen zvýšit počet bitů a neprolomí to ani kvantový počítač ... tedy zatím není znám algoritmus, co by to zvládl a stačilo mu k tomu praktické množství qubitů).

Odpovědět


Re: Re: Požadavky na přenosový kanál

Jiri Naxera,2020-01-11 03:04:27

Zase tak jistý bych si nebyl, ještě si pamatuji dobu, kdy se něco podobného tvrdilo o RSA a/nebo DH a zpětně po letech je vidět kolik různých "ale" se v praxi objevilo.
Ale jak tak random koukám, tak i u kvantové kryptografie je to velmi živé téma, viz třeba namátkou https://www.nature.com/articles/s41598-018-22700-3 https://arxiv.org/abs/1902.09792 https://arxiv.org/abs/1902.10423 (které sice obsahují návrhy na mitigaci, ale i tak naznačují že možných mezer může být víc)

Každopádně bude velmi zajímavé sledovat, jak tahle hra na kočku a myš bude pokračovat.

Odpovědět


Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál

Jiri Naxera,2020-01-11 03:31:06

Ještě poznámka, když si vezmeme Elitzur-Vaidmana a další vývoj (neboli útočník může alespo+n teoreticky testovat detaily obou stran zařízení s mizivou šancí na odhalení), tak bude asi opravdu těžké odstranit všechny možné vedlejší kanály. Ale uvidíme. :)

Odpovědět


Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál

Lukáš Fireš,2020-01-11 10:52:56

A přečetl jste si vůbec ty dva články? To je právě o té autentikaci, aneb ujištění, že se bavíte PŘÍMO právě s tím, s kým chcete.

"man-in-the-middle"
"Quantum key distribution (QKD) protocol has been proved to provide unconditionally secure key between two remote legitimate users"
"All QKD security proofs assume the quantum channel has been established securely."

BB84 je neprolomitelný, ale nejprve musíte mít jistotu, že nikdo neovládá linku zcela. Man-in-the middle označuje útok, kdy útočník zmate odesílatele aby posílal přímo útočníkovi a ten pak posílá příjemci - zcela ovládá linku.

V tomto čínském případě se asi není třeba bát, že by tam cizí velmoc zastínila čínský satelit svým, ale obecně to stále problém je. Má svá teoretická řešení, ale ne praktická, protože ani nemáme větší kvantové sítě, kde by to bylo třeba.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Požadavky na přenosový kanál

Mintaka Earthian,2020-01-12 04:03:34

Teorie je jedna věc, ale konkrétní implementace, to už je jiné kafe.

Re. "V tomto čínském případě se asi není třeba bát, že by tam cizí velmoc zastínila čínský satelit svým":

Satelit, kdesi na oběžné dráze. Už jen tohle nabízí celou řadu vektorů útoku.
Od likvidace, přes DOS až po napíchnutí se na elektroniku. Pokud už tam rovnou nemají zadní vrátka v nějakém "neklidném" čipu, který si občas "odplivne" na netypické frekvenci mikrosekundový databurst.

Nerad bych zahajoval novou kapitolu v tlusté knize konspiračních teorií, ale tipnul bych si, že při první trochu silnější sluneční bouři "odejde" i několik nepohodlných družic a slunce za to nebude moc.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace