La Cina sta costruendo una rete di comunicazione quantistica globale basata su satellite

QUESS Satelite
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Lanciato oltre un anno fa, il satellite cinese ha ora dimostrato la distribuzione quantistica delle chiavi a terra, dandogli potenzialmente il controllo sulla rete di comunicazione globale. Questa tecnologia si incontrerà senza dubbio con le sue ambizioni di creare una valuta blockchain globale dominante, perché sarà "non hackerabile". Editor TN

Gli scienziati cinesi sono diventati i primi a realizzare la distribuzione di chiavi quantistiche da un satellite a terra, gettando le basi per la costruzione di una rete di comunicazione quantistica globale a prova di hacking.

Il risultato basato su esperimenti condotti con il primo satellite quantico al mondo, Quantum Experiments at Space Scale (QUESS), è stato pubblicato giovedì sull'autorevole rivista accademica Nature.

I revisori della natura hanno commentato che l'esperimento è stato un risultato impressionante e ha costituito una pietra miliare nel campo.

Soprannominato "Micius", dopo un filosofo e scienziato cinese dell'5th secolo a.C. che è stato accreditato come la prima persona a condurre esperimenti ottici, il satellite 600-chilogrammo più è stato inviato in un'orbita sincrona del sole a un'altitudine di 500 chilometri su Agosto 16, 2016.

Pan Jianwei, scienziato capo di QUESS e accademico dell'Accademia cinese delle scienze (CAS), ha affermato che il satellite ha inviato le chiavi quantistiche alle stazioni di terra di Xinglong, nella provincia di Hebei nel nord della Cina, e Nanshan, vicino a Urumqi, capitale del Xinjiang Uygur della Cina nord-occidentale Regione autonoma.

La distanza di comunicazione tra il satellite e la stazione di terra varia da chilometri 645 a chilometri 1,200 e la velocità di trasmissione della chiave quantistica da satellite a terra è fino a ordini di grandezza 20 più efficienti di quanto previsto utilizzando una fibra ottica della stessa lunghezza, Pan.

Quando il satellite sorvola la Cina, fornisce una finestra di esperimento di circa 10 minuti. Durante quel periodo, secondo Pan, la chiave di sicurezza kbit 300 può essere generata e inviata dal satellite.

"Ciò, ad esempio, può soddisfare la richiesta di effettuare una chiamata in assoluta sicurezza o di trasmettere una grande quantità di dati bancari", ha affermato Pan.

“La distribuzione di chiavi quantistiche basata su satellite può essere collegata a reti quantistiche metropolitane in cui le fibre sono sufficienti e convenienti per connettere numerosi utenti all'interno di una città su 100 km. Possiamo quindi immaginare una rete quantistica integrata spazio-terra, che consenta la crittografia quantistica - molto probabilmente la prima applicazione commerciale di informazioni quantistiche - utile su scala globale ”, ha affermato Pan.

La creazione di un collegamento spazio-terra affidabile ed efficiente per una fedele trasmissione dello stato quantico apre la strada a reti quantistiche su scala globale, ha aggiunto.

COMUNICAZIONE A PROVA DI HACK

Le comunicazioni private e sicure sono molto ricercate. La crittografia a chiave pubblica tradizionale di solito si basa sull'intrattabilità computazionale percepita di alcune funzioni matematiche.

Ma un potente computer quantistico, che gli scienziati di tutto il mondo stanno ancora sviluppando, è visto come una minaccia in quanto potrebbe rendere hackerabile qualsiasi cosa su un computer convenzionale.

Tuttavia, come una moneta con due facce, la meccanica quantistica funge anche da protezione delle informazioni.

Sfruttando l'entanglement quantistico, la tecnologia quantistica chiave viene utilizzata nelle comunicazioni quantistiche, escludendo la possibilità di intercettare e proteggere perfettamente la comunicazione.

Pan ha spiegato che una chiave quantistica è formata da una stringa di numeri casuali generati tra due utenti comunicanti per codificare le informazioni. Una volta intercettato o misurato, lo stato quantico della chiave cambierà e le informazioni intercettate si autodistruggeranno.

Un intercettatore sul canale quantico che tenta di ottenere informazioni sulla chiave introdurrà inevitabilmente disturbi al sistema e può essere rilevato dagli utenti comunicanti, ha detto Pan.

LIMITI DI ROTTURA NELLO SPAZIO

In pratica, la distanza raggiungibile per la distribuzione di chiavi quantistiche è stata limitata a poche centinaia di chilometri, a causa della perdita di fotoni nella trasmissione attraverso fibre ottiche, ha detto Pan.

"Se trasmettessimo la chiave quantistica attraverso una fibra 1,200-km, anche con una perfetta sorgente a singolo fotone e rilevatori ideali a singolo fotone, otterremmo solo una chiave setacciata a bit 1 per sei milioni di anni", ha detto Pan.

Una soluzione più diretta e promettente per la distribuzione di chiavi quantistiche su scala globale è attraverso i satelliti. La trasmissione di fotoni tra le stazioni satellitari e terrestri amplia notevolmente la portata della comunicazione quantistica, ha affermato Pan.

Rispetto ai canali terrestri, la connessione satellite-terra ha ridotto significativamente le perdite. Questo principalmente perché lo spessore effettivo dell'atmosfera è 10 km e la maggior parte del percorso di trasmissione del fotone si trova nello spazio vuoto con assorbimento e turbolenza trascurabili.

Gli scienziati si aspettano che le comunicazioni quantistiche cambino radicalmente lo sviluppo umano nei prossimi due o tre decenni, in quanto vi sono enormi prospettive per l'applicazione della nuova generazione di comunicazione in settori come la difesa, i militari e la finanza.

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