6 ژانویه 2021توسط دانشگاه علم و صنعت چین
دانشمندان چینی اولین شبکه ارتباطی کوانتومی یکپارچه جهان را با استفاده از بیش از 700 فیبر نوری روی زمین با دو اتصال زمین به ماهواره ایجاد کرده اند تا توزیع کلید کوانتومی را در مسافت 4600 کیلومتری برای کاربران در سراسر کشور به دست آورند. این تیم به سرپرستی جیانوی پان ، یوآو چن ، چنگژی پنگ از دانشگاه علم و صنعت چین در هفی ، در نشریه نیچر آخرین پیشرفت های خود را در زمینه کاربرد جهانی و عملی چنین شبکه ای برای ارتباطات آینده گزارش دادند.
برخلاف رمزنگاری مرسوم ، ارتباطات کوانتومی غیرقابل کنترل است و بنابراین آینده انتقال اطلاعات ایمن برای بانک ها ، شبکه های برق و سایر بخش ها محسوب می شود. هسته اصلی ارتباطات کوانتومی توزیع کلید کوانتومی (QKD) است که از حالتهای کوانتومی ذرات استفاده می کند – به عنوان مثال ، فوتون ها – برای تشکیل یک رشته صفر و یک ، در حالی که هرگونه شنود بین فرستنده و گیرنده باعث تغییر این رشته یا کلید می شود و بلافاصله مورد توجه قرار می گیرد. تاکنون رایج ترین فناوری QKD از فیبرهای نوری برای انتقال بیش از چند صد کیلومتر با پایداری بالا استفاده می کند. یکی دیگر از فناوری های مهم QKD از فضای آزاد بین ماهواره ها و ایستگاه های زمینی برای انتقال در سطح هزار کیلومتر استفاده می کند. در سال 2016 ، چین اولین ماهواره ارتباطی کوانتومی جهان QUESS یا Mozi / Micius را پرتاب کرد و با دو ایستگاه زمینی که 2600 کیلومتر از یکدیگر فاصله دارند ، QKD را به دست آورد. در سال 2017 ، یک شبکه فیبر نوری با طول بیش از 2000 کیلومتر برای QKD بین پکن و شانگهای تکمیل شد.
با استفاده از رله های قابل اعتماد ، شبکه فیبر زمینی و پیوندهای ماهواره ای به زمین برای ارائه خدمات به بیش از 150 کاربر صنعتی در سراسر چین از جمله بانک های ایالتی و محلی ، شبکه های برق شهری و وب سایت های دولت الکترونیکی ادغام شدند. این کار نشان می دهد که فناوری ارتباطات کوانتومی می تواند برای کاربردهای عملی در مقیاس بزرگ آینده استفاده شود. به همین ترتیب ، اگر شبکه های ملی کوانتومی از کشورهای مختلف ترکیب شوند ، و اگر دانشگاه ها ، موسسات و شرکت ها برای استاندارد سازی پروتکل های مربوطه ، سخت افزارها ، همکاری کنند می توانند یک شبکه ارتباطی کوانتومی جهانی ایجاد کنند.
در چند سال گذشته ، تیم به طور گسترده ای عملکرد بخشهای مختلف شبکه یکپارچه را آزمایش و بهبود بخشید. به عنوان مثال ، با افزایش نرخ کلاک و پروتکل QKD کارآمدتر ، QKD ماهواره به زمین اکنون دارای نرخ تولید کلید اصلی 47.8 کیلوبیت در ثانیه است که 40 برابر بیشتر از نرخ قبلی است. محققان همچنین با استفاده از فناوری جدیدی به نام QKD دو میدان (TF-QKD) رکورد QKD زمینی را به بیش از 500 کیلومتر رسانده اند.
در مرحله بعدی ، این تیم شبکه را در چین و با شرکای بین المللی خود از اتریش ، ایتالیا ، روسیه و کانادا گسترش خواهد داد. هدف آنها همچنین تولید ماهواره های QKD در مقیاس کوچک و مقرون به صرفه و گیرنده های زمینی و همچنین ماهواره های مدار گرد زمینی با مدار متوسط و بالا برای دستیابی به QKD تمام وقت ، در سطح ده هزار کیلومتر است.
