Kvanttisalaus toimii avaruudessa

Ensimmäinen kansainvälinen kvanttiturvallinen videoneuvottelu järjestettiin Kiinan tiedeakatemian presidentin Chunli Bain Pekingistä ja Itävallan tiedeakatemian presidentin Anton Zeilingerin Wienistä välisessä demonstraatiossa kvanttiviestinnästä syyskuun lopulla.

Aikaisemmin kvanttikommunikaation etäisyys oli rajoittunut muutamaan sataan kilometriin johtuen kuitukanavan häviöistä tai maanpäällisestä vapaasta tilasta. Lupaava ratkaisu tähän ongelmaan on satelliitti- ja avaruusperusteisen linkin hyödyntäminen.

Kiinan tiedeakatemian tutkijoiden monitieteinen tiimi, jota johtaa professori Jian-Wei Pan, on viettänyt yli kymmenen vuotta kehittäen Micius satelliittia, joka on omistettu kvanttitutkimuksille. Se laukaistiin kiertoradalleen elokuussa 2016 Kiinan Jiuquanista ja kiertää 500 kilometrin korkeudessa.

Satelliitilla on kolme hyötykuormaa: QKD-lähetinvastaanotin, lomittuneen fotonin lähde sekä kvanttiteleportaation vastaanotin ja analysaattori. Kiinassa on viisi maa-asemaa, jotka operoivat Micius-satelliitin kanssa.

Vuoden kuluttua lanseerauksesta Miciuksella on saavutettu useita tavoitteita satelliittien ja maa-asemien välisissä kvanttisiirron testeissä.

Satelliittipohjainen QKD on yhdistetty myös suurkaupunkien kvanttiverkkoihin. Professori Panin tiimi on rakentanut Kiinaan suurimman kuitupohjaisen kvanttiverkon selkärangan, joka yhdistää Pekingin ja Shanghain, joiden välinen etäisyys on 2000 km. Verkko käyttää decoy-state protokollan QKD:ta ja saavuttaa 20 kbps:n täyssuojatun avainjaon nopeuden.

Satelliitin lisäksi ensimmäisessä Pekingin ja Wienin välisessä yhteydessä oli lukuisia välisolmuja, jotka eivät kaikki olleet kiinalaisten rakentamia. Yhteys osoittaa siten menetelmän kansainvälisen toimivuuden.

Micius-satelliittia voidaan hyödyntää luotettavana releoijana, joka yhdistää kätevästi mitkä tahansa kaksi maapallon kohtaa korkean tietoturva-avaimen vaihtoon.

Kvanttiverkkojen kaistanleveys jää rajalliseksi ja datanopeudet ovat suhteellisen hitaita mutta siinä välitetään vain salausavaimia. Silloin riittää tässä kokeilussa eri yhteysväleillä saavutetut 200 – 5 kilotavua sekunnissa nopeudet.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttikryptausta kaupunkiolosuhteissa