W przeprowadzonych eksperymentach zespoły badawcze z University of Science and Technology of China oraz Chinese Academy of Sciences zademonstrowały istotny postęp w rozwoju tej technologii. Naukowcy przeprowadzili testy przesyłania kluczy kryptograficznych na odległość około 100 kilometrów światłowodu, wykorzystując metodę określaną jako urządzeniowo niezależna dystrybucja klucza. Oznacza to, że bezpieczeństwo systemu nie zależy wyłącznie od zaufania do używanego sprzętu, lecz wynika bezpośrednio z praw mechaniki kwantowej.
Czytaj też: Nadciecze z kryształów czasu. Badania sugerują istnienie zadziwiającej formy materii kwantowej
Kluczowym elementem eksperymentu było wykorzystanie zjawiska splątania kwantowego. W trakcie badań wygenerowano ponad milion par splątanych fotonów, które następnie posłużyły do stworzenia bezpiecznego klucza kryptograficznego między oddalonymi punktami sieci. Splątanie oznacza, że dwie cząstki pozostają ze sobą powiązane w taki sposób, iż zmiana stanu jednej natychmiast wpływa na drugą, nawet jeśli znajdują się daleko od siebie. To właśnie ta właściwość sprawia, że systemy oparte na fizyce kwantowej mogą wykryć każdą próbę ingerencji w transmisję.
Badacze przeprowadzili również eksperyment związany z tzw. pamięciami kwantowymi, czyli urządzeniami zdolnymi do przechowywania stanów kwantowych przez określony czas. Demonstracja splątania pomiędzy takimi pamięciami jest istotnym krokiem w stronę budowy tzw. repeaterów kwantowych, czyli elementów infrastruktury, które w przyszłości umożliwią przesyłanie informacji kwantowej na znacznie większe odległości. Obecnie jednym z największych problemów w tej dziedzinie jest fakt, że sygnały kwantowe są bardzo wrażliwe na zakłócenia i szybko zanikają w światłowodach.
Kwantowy internet, czyli ciągłe połączenie
Technologia QKD budzi ogromne zainteresowanie, ponieważ może całkowicie zmienić sposób zabezpieczania komunikacji. W klasycznych systemach kryptograficznych bezpieczeństwo opiera się głównie na skomplikowanych problemach matematycznych, które w przyszłości mogą zostać rozwiązane przez bardzo wydajne komputery, w tym komputery kwantowe. W przypadku dystrybucji kluczy kwantowych bezpieczeństwo wynika natomiast z fundamentalnych praw fizyki – każda próba przechwycenia fotonów zmienia ich stan i pozostawia ślad w systemie.
Choć pełnoprawny globalny internet kwantowy wciąż pozostaje projektem na przyszłość, naukowcy podkreślają, że podobne eksperymenty pokazują realną drogę do jego powstania. W pierwszej kolejności mogą pojawić się lokalne sieci kwantowe obejmujące całe miasta lub regiony. Takie systemy mogłyby być wykorzystywane do ochrony szczególnie wrażliwych danych, na przykład w sektorze finansowym, instytucjach rządowych czy w systemach infrastruktury krytycznej.
Czytaj też: Naukowcy odczytali informacje z kubitów Majorany. Przełom dla komputerów kwantowych
Zdaniem badaczy rozwój technologii komunikacji kwantowej w najbliższych latach może przyspieszyć, zwłaszcza jeśli uda się stworzyć stabilne repeatery kwantowe oraz bardziej wydajne źródła splątanych fotonów. Wówczas możliwe stanie się łączenie kolejnych segmentów sieci w większe struktury. Według niektórych prognoz pierwsze miejskie sieci oparte na dystrybucji kluczy kwantowych mogą pojawić się w ciągu najbliższych 10-15 lat, stanowiąc wstęp do zupełnie nowej generacji internetu.
Źródło: Eureka Alert
