Их исследование, опубликованное сегодня в новом журнале Quantum Science and Technology, демонстрирует первые квантовые передачи ключей распределения от наземного передатчика к квантовой полезной нагрузке на движущемся самолете.Чтобы испытания стали ценным доказательством концепции предполагаемой миссии спутника, команда Института квантовых вычислений (IQC) и факультета физики и астрономии Университета Ватерлоо, Онтарио, разработала свой прототип приемника, состоящий из компонентов, совместимых с ограничения по размеру и условиям эксплуатации микроспутника.Ведущий автор Кристофер Пью сказал: «Квантовое распределение ключей (QKD) устанавливает криптографические ключи между двумя удаленными сторонами таким способом, который невозможно криптоаналитически взломать.
Наземные системы QKD используют оптоволоконные линии связи и ограничены расстоянием в несколько сотен километров из-за того, что потери на поглощение, которые экспоненциально ухудшаются с увеличением расстояния "."Связи в свободном пространстве работают над землей на различных расстояниях как в стационарных, так и в движущихся испытаниях. Но, несмотря на потери из-за геометрических эффектов, квадратично масштабируемых с расстоянием, добавление атмосферного поглощения и турбулентности и необходимость обеспечения прямой видимости означает, что наземные передачи в открытом космосе также ограничены несколькими сотнями километров.
Спутниковая система расширяет квантовую связь до глобального масштаба ».Чтобы протестировать свою систему, команда использовала самолет Twin Otter Национального исследовательского совета, чтобы выполнить 14 проходов над своей наземной передающей станцией на различных расстояниях, достигнув канала квантового сигнала для семи проходов и извлечения секретного ключа для шести из семи. удачные пасы.Главный исследователь профессор Томас Дженневейн сказал: «Это чрезвычайно важный шаг, на подготовку которого потребовалось почти восемь лет. Он, наконец, демонстрирует жизнеспособность нашей технологии.
«Мы установили оптические линии связи с такими же угловыми скоростями, как и у спутников на низкой околоземной орбите, и для некоторых пролетов самолета над наземной станцией линии устанавливались в течение 10 секунд после передачи данных о местоположении. Время установления связи составляло несколько минут. и получил частоту квантовых битовых ошибок, как правило, от трех до пяти процентов, генерируя безопасные ключи длиной до 868 килобайт.
«Мы доказали эту концепцию, и наши результаты представляют собой план для будущих спутниковых миссий, на которые можно опираться, как раз к объявлению о миссии квантового спутника канадским правительством», — сказала Дженневейн.