Starlink у допомогу: учені придумали, як запустити квантовий інтернет із супутників

Міжнародна група вчених розробила нову технологію, яка дозволить запустити квантовий інтернет за допомогою космічних супутників.

Дослідження опубліковано в журналі nature.com.

В основу проекту лягла технологія квантової пам'яті (quantum memories), завдяки якій спеціальне обладнання зберігає інформацію на кшталт цифрових запам'ятовувальних пристроїв, але у квантовій формі. Ці квантові сховища запропонували використовувати для передачі даних прямо з космосу на Землю за рахунок розподілу квантової заплутаності — явища, при якому частинки (у цьому випадку, кубіти) зв'язуються між собою навіть на великих відстанях.

Учені довели, що супутники з пристроями квантової пам'яті і повторювачами (репітерами) забезпечують швидкість розподілу квантової заплутаності в 3 рази вище, ніж при передачі сигналів по ретрансляторам з оптоволокна або зі звичайних супутників. Крім того, космічні системи не схильні до експоненціальних втрат через відстані, які поки є причиною, що ускладнює запуск квантового інтернету через оптоволоконні кабелі на Землі.

"Ми показуємо, що цей метод забезпечить набагато більш високу продуктивність, ніж раніше запропоновані схеми, і ми визначаємо перспективні фізичні системи, за допомогою яких можна його реалізувати. Наш проект пов'язаний з більш широкою роботою в галузі квантових технологій, виконаною Університетом Стратклайда, і з дослідженнями в галузі космічного квантового зв'язку, що включають кілька космічних місій, які повинні бути запущені в найближчі кілька років", — поділився доктор Деніел Оі, один з авторів дослідження.

Фізики пропонують використовувати супутники з квантовою пам'яттю на низькій навколоземній орбіті. Проект повинен перевірити можливості квантового розподілу ключів (quantum key distribution — QKD) для шифрування в інтернет-мережі. Дослідження підносять як "дорожню карту" для створення безпечного глобального квантового зв'язку в найближчому майбутньому.

"Оскільки наразі більшість оптичних ліній зв'язку розташовані в космосі, сильною стороною нашої схеми є її підвищена стійкість до атмосферних втрат", — йдеться в статті.

Автори зазначили, що дальність передачі квантового сигналу з космосу обмежена прямою видимістю між супутником і наземною станцією, яка залежить від орбіти. Щоб не було перебоїв, ретранслятор або його "дублер" повинен постійно перебувати над станцією. Це обмеження може вирішити космічний інтернет Starlink від SpaceX, який передбачає цілу мережу супутників.

Раніше Фокус розповів, як влаштований квантовий інтернет і коли він почне працювати. Квантові кубіти забезпечують зв'язок у рази швидше і безпечніше, ніж уже чинні протоколи Всесвітньої павутини.

Писали також про ідеальний "квантовий захист" для інтернету речей. Американські вчені придумали квантово-керовані напівпровідникові ядра, які виробляють кілька криптографічних ключів, що не піддаються ніякому злому.