Kvantová síť v Číně. Kredit: University of Science and Technology of China.

Kvantové komunikace přicházejí. Čínští odborníci zprovoznili první integrovanou kvantovou komunikační síť na světě. Zahrnuje přes 700 pozemních optických kabelů a dvě linky mezi zemí a satelitem. Pokrývá přitom uživatele v Číně až na vzdálenost 4 600 kilometrů. Tým, který vedli Jianwei Pan, Yuao Chen a Chengzhi Peng z University of Science and Technology of China v Che-feji, v těchto dnech publikoval své výsledky v časopisu Nature.

University of Science and Technology of China, logo.

Kvantová komunikace je dnes považována za nehacknutelnou a tudíž bezpečnou komunikaci, která by se mohla uplatnit v kritické infrastruktuře, jako je například energetika, bankovnictví, obrana a další odvětví. Klíčovým prvkem kvantové komunikace je kvantová distribuce klíče (QKD), který umožní posílat nechráněnými kanály zašifrovanou a bez klíče prakticky nerozluštitelnou konverzaci. Využívá kvantový entanglement fotonů, díky čemuž je případné odposlouchávání komunikace okamžitě prozrazeno, protože změní přenášenou informaci.

Nejčastější technologie QKD zahrnují přenos optickými kabely na vzdálenosti stovek kilometrů. Další možností je přenos mezi zemským povrchem a satelity. Čína v roce 2016 vypustila první kvantový satelit QUESS, známý též jako Mocius, díky němuž se jim podařil přenos QKD mez dvěma pozemními stanicemi, vzdálenými 2600 kilometrů. V roce 2017 byla vybudována pozemní kvantová optická síť v délce přes 2 tisíce kilometrů, která propojuje Peking a Šanghaj.

Kvantové experimenty se satelitem Mozius. Kredit: University of Science and Technology of China.

Čínští odborníci využili jak pozemní, tak satelitní prvky a propojili více než 150 uživatelů, včetně bank, energetických sítí a úřadů. Jianwei Pan je přesvědčený, že prokázali použitelnost kvantových komunikačních technologií pro rozsáhlé praktické aplikace. Podobné sítě mohou brzy vzniknout i na mezinárodní úrovni, pokud se jednotlivé státy domluví na standardech.

V současné době tvůrci vylepšují jednotlivé prvky kvantové sítě. Zvýšili rychlost tvorby klíče při přenosu v rámci QKD ze satelitu na zemi na průměrnou rychlost 47,8 kilobitů za sekundu, což je asi 40 násobné zlepšení. Rovněž zavedli novou technologii twin-field QKD (TF-QKD), s níž dosáhli přenosu QKD na vzdálenost větší než 500 kilometrů. Čínský tým také plánuje vyvíjet malé a levné QKD satelity, společně se satelity pro střední a vysoké oběžné dráhy, které by umožnily přenos QKD na vzdálenosti desítek tisíc kilometr.

Literatura

Phys.org 6. 1. 2021.

Nature online 6. 1. 2021.