Китайские исследователи разработали систему квантовой прямой связи

Теорию односторонней прямой квантовой связи и практическую систему предложила и успешно разработала группа китайских исследователей, сообщает 23 февраля агентство Синьхуа.

Согласно исследованию, недавно опубликованному в журнале Science Advances, ученые из Пекинской академии квантовых информационных наук, Университета Цинхуа и Северо-Китайского технологического университета установили рекорд в стандартном испытании связи по оптическому волокну с расстоянием передачи 104,8 км. Они добились стабильной передачи данных со скоростью 2,38 килобита в секунду в течение 168 часов подряд.

Квантовая прямая связь была ранее предложена группой под руководством Лонг Гилу из Университета Цинхуа, одного из авторов-корреспондентов исследования. Она обеспечивает безопасную связь за счет использования квантовых состояний и обладает такими характеристиками, как обнаружение и предотвращение подслушивания, совместимость с существующими сетями, упрощение процессов управления и скрытая передача.

Основной проблемой в этой области является обеспечение безопасной и надежной связи с использованием квантовых состояний с чрезвычайно низкой энергией. Эти состояния очень восприимчивы к помехам в квантовых каналах, характеризующихся высоким уровнем шума, большими потерями и риском подслушивания.

В предыдущих исследованиях использовались двунаправленные протоколы, в которых обе общающиеся стороны должны были передавать квантовые состояния туда и обратно. Это приводило к значительным потерям в системе и сильно ограничивало улучшение производительности связи.

«В 2022 году мы установили мировой рекорд по прямой квантовой связи на расстоянии более 100 километров, но скорость передачи составляла всего 0,5 бита в секунду, что позволяло передавать сообщения с очень малым количеством символов», — вспоминает Лонг.

Он объяснил, что односторонняя передача может вдвое сократить расстояние передачи квантового состояния, значительно уменьшив потери, что является ключом к улучшению производительности квантовой прямой связи.

Исследователи разработали кодирование канала с высоким уровнем шумов и потерь и другие ключевые технологии, чтобы предложить теоретический метод односторонней прямой квантовой связи. Они решили технические проблемы и завершили разработку коммуникационного терминала.

Скорость связи новой системы увеличилась в 4 760 раз по сравнению с системой, разработанной в 2022 году, что значительно повысило производительность квантовой прямой связи.

По словам Лонга, ожидается, что системы квантовой прямой связи будут широко применяться в областях с чрезвычайно высокими требованиями к информационной безопасности, таких как государственные дела и финансы.

Существует два основных типа квантовой безопасной связи. Один из них — квантовое распределение ключей, которое использует квантовые состояния для генерации ключей при передаче зашифрованной информации с помощью классической связи. Его преимущество — высокая скорость передачи данных.

Другая — квантовая прямая связь, которая напрямую передает информацию с помощью квантовых состояний. В случае подслушивания квантовые состояния могут самоуничтожаться, что обеспечивает безопасность информации.