Ученые создали самую длинную в мире квантовую спутниковую связь между Китаем и Южной Африкой протяженностью 13 тыс. км

Благодаря созданию самой длинной сверхзащищенной квантовой спутниковой связи между Китаем и Южной Африкой, протяженностью почти 13 тыс. км, был совершен большой научный скачок. Это достижение, ознаменовавшее первую квантовую спутниковую связь в Южном полушарии, опирается на квантовое распределение ключей в реальном времени для передачи зашифрованных изображений между континентами.

Ученые из Южной Африки и Китая успешно создали самую длинную в мире межконтинентальную квантовую спутниковую связь протяженностью 12,9 тыс. километров. Это сверхзащищенное соединение стало возможным благодаря китайскому квантовому микроспутнику Jinan-1, который вращается на низкой околоземной орбите. Достижение также знаменует собой исторический первый случай: установление квантовой спутниковой связи в Южном полушарии.

В ходе демонстрации ученые использовали квантовое распределение ключей (QKD) для генерации ключей шифрования в режиме реального времени. Затем эти ключи были использованы для безопасной передачи изображений между наземными станциями в Китае и Южной Африке с помощью одноразового шифрования — метода, который считается теоретически неуязвимым.

Прорыв стал результатом сотрудничества Стелленбосского университета в Южной Африке и Научно-технического университета Китая. Благоприятные погодные условия Стелленбоша, в частности ясное небо и низкая влажность, позволили наземной станции достичь поразительной скорости генерации ключей — 1,07 млн защищенных битов за один проход спутника.

Квантовая связь использует фундаментальные принципы квантовой механики, гарантируя высокую безопасность передачи информации. Квантовое распределение ключей, важнейший компонент, использует одиночные фотоны для кодирования и передачи защищенных ключей.

Поскольку одиночные фотоны невозможно перехватить, скопировать или измерить, не изменив их квантовое состояние, эта технология обеспечивает беспрецедентную безопасность даже против мощных противников.

В настоящее время Китай находится в авангарде квантовых коммуникационных технологий под руководством известного квантового физика профессора Цзянь-Вей Пана. Обширная квантовая инфраструктура страны включает в себя наземную квантовую сеть на основе оптоволокна протяженностью 2 тыс. км, соединяющую 32 доверенных узла в крупных городах от Пекина до Шанхая.

Профессор Хуан Инь сыграл важную роль в разработке первого китайского квантового спутника Micius, а ранее продемонстрировал революционные спутниковые квантовые соединения, включая заметное межконтинентальное соединение между Китаем и Австрией протяженностью 7,6 тыс. км в 2017 году. В этом сотрудничестве между Южной Африкой и Китаем профессор Хуан Инь вновь возглавил китайскую исследовательскую группу.

Южноафриканскую исследовательскую группу на физическом факультете Стелленбосского университета возглавлял доктор Ясира Исмаил, ведущий экспериментатор, ответственный за успешное создание квантовой спутниковой связи.

Профессор Франческо Петруччионе, профессор квантовых вычислений в Школе науки о данных и вычислительного мышления и директор Национального института теоретических и вычислительных наук (NITheCS) Стелленбосского университета, стал пионером квантовой связи в Южной Африке, в частности, разработав одну из первых в мире волоконно-оптических сетей квантовой связи в Дурбане.

Это знаковое достижение также способствует предстоящему открытию Стелленбосского центра квантовой науки и технологии, который призван укрепить ведущую роль Южной Африки в области квантовых исследований и инноваций.

Размышляя об этом достижении, доктор Ясира Исмаил подчеркнул важность сотрудничества. «Международное и национальное сотрудничество необходимо для проведения передовых исследований и расширения научных границ. Реализация первой квантовой спутниковой связи в Южном полушарии — выдающееся достижение для Южной Африки, демонстрирующее значительный потенциал для развития процветающей квантовой экосистемы», — заявил он.

Профессор Франческо Петруччионе добавил, что эта успешная демонстрация квантовой спутниковой технологии прочно позиционирует Южную Африку как значимого игрока в быстро развивающейся глобальной экосистеме квантовых технологий. Сотрудничество, подобное этому, ускоряет научные прорывы, наращивает местный опыт и позволяет воплотить передовые квантовые исследования в ощутимые технологические решения.

Профессор Сибусисо Мойо, заместитель проректора по научной работе, инновациям и аспирантуре СУ, заявил, что данный прорыв подчеркивает важность поддержки и инвестирования в фундаментальные науки, такие как квантовые вычисления.

«Мы гордимся тем, что наши исследователи расширяют границы науки. Эта работа согласуется с программой развития университета до 2040 года: стать ведущим африканским университетом с интенсивными исследованиями, признанным за свое мастерство и продвижение знаний на благо общества. Поздравляем обе команды», — добавил он.

Ранее Nvidia объявила о создании нового исследовательского центра в Бостоне (США). В нем вместе учеными из Гарварда и Массачусетского технологического института (MIT) компания будет исследовать квантовые вычисления с помощью ИИ. Центр получил название Nvidia Accelerated Quantum Research Center (NVAQC) и откроется уже в этом году.