Çinli bilim adamları, ülke çapındaki kullanıcılar için toplam 4.600 kilometrelik bir mesafede kuantum anahtar dağıtımı elde etmek için yerdeki 700’den fazla optik fiberi iki yerden uyduya bağlantıyla birleştiren dünyanın ilk entegre kuantum iletişim ağını kurdu. Hefei’deki Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Jianwei Pan, Yuao Chen ve Chengzhi Peng liderliğindeki ekip, Nature dergisinde , gelecekteki iletişimler için böyle bir ağın küresel, pratik uygulamasına yönelik son gelişmelerini bildirdi .
Geleneksel şifrelemenin aksine, kuantum iletişimi hacklenemez ve bu nedenle bankalar, elektrik şebekeleri ve diğer sektörler için güvenli bilgi aktarımının geleceği olarak kabul edilir. Kuantum iletişiminin özü, kuantum anahtar dağıtımıdır (QKD), parçacıkların kuantum durumlarını (ör. Fotonlar) bir sıfırlar ve birler dizisi oluşturmak için kullanırken, gönderen ve alıcı arasındaki herhangi bir gizli dinleme bu dizeyi veya anahtarı değiştirecek ve hemen fark edildi. Şimdiye kadar, en yaygın QKD teknolojisi, birkaç yüz kilometreden fazla iletim için, yüksek stabilite, ancak önemli ölçüde kanal kaybı ile optik fiber kullanıyor. Bir başka önemli QKD teknolojisi, bin kilometre düzeyinde yayınlar için uydular ve yer istasyonları arasındaki boş alanı kullanır. 2016 yılında Çin, dünyanın ilk kuantum iletişim uydusunu (QUESS, veya Mozi / Micius) ve 2.600 km uzaklıktaki iki yer istasyonu ile QKD elde etti. 2017 yılında, QKD için Pekin ve Şangay arasında 2.000 km uzunluğunda bir fiber optik ağ tamamlandı.
Güvenilir röleler kullanılarak, yer tabanlı fiber ağ ve uydudan yere bağlantılar, eyalet ve yerel bankalar, belediye elektrik şebekeleri ve e-devlet web siteleri dahil olmak üzere Çin genelinde 150’den fazla endüstriyel kullanıcıya hizmet verecek şekilde entegre edildi. USTC Profesörü Jianwei Pan, “Çalışmamız, kuantum iletişim teknolojisinin büyük ölçekli pratik uygulamalar için yeterince olgun olduğunu gösteriyor” dedi. Benzer şekilde, farklı ülkelerden ulusal kuantum ağları birleştirilirse ve üniversiteler, kurumlar ve şirketler ilgili protokolleri, donanımı vb. Standartlaştırmak için bir araya gelirlerse küresel bir kuantum iletişim ağı kurulabilir.
Son birkaç yılda ekip, entegre ağın farklı bölümlerinin performansını kapsamlı bir şekilde test etti ve iyileştirdi. Örneğin, artan saat hızı ve daha verimli QKD protokolü ile, uydudan yere QKD artık saniyede 47,8 kilobit ortalama anahtar üretme oranına sahip, bu da önceki hızdan 40 kat daha yüksek. Araştırmacılar ayrıca, ikiz alanlı QKD (TF-QKD) adı verilen yeni bir teknoloji kullanarak yer tabanlı QKD rekorunu 500 km’nin ötesine taşıdılar.
Ekip daha sonra Çin’deki ve Avusturya, İtalya, Rusya ve Kanada’daki uluslararası ortaklarıyla ağı daha da genişletecek. Ayrıca, tüm zamanların on bin km seviyesinde QKD’ye ulaşmak için küçük ölçekli, uygun maliyetli QKD uyduları ve yer tabanlı alıcıların yanı sıra orta ve yüksek yörüngeli uydular geliştirmeyi hedefliyorlar.