Cientistas chineses estabeleceram a primeira rede de comunicação quântica integrada do mundo, combinando mais de 700 fibras ópticas no solo com dois links terra-satélite para alcançar a distribuição quântica de chaves em uma distância total de 4.600 quilômetros para usuários em todo o país.
A equipe, liderada por Jianwei Pan, Yuao Chen e Chengzhi Peng da Universidade de Ciência e Tecnologia da China em Hefei, relatou na Nature seus últimos avanços em direção à aplicação prática global de tal rede para comunicações futuras.
Ao contrário da criptografia convencional, a comunicação quântica é considerada inalterável e, portanto, o futuro da transferência segura de informações para bancos, redes de energia e outros setores. O núcleo da comunicação quântica é a distribuição quântica de chaves (QKD), que usa os estados quânticos das partículas – por exemplo, fótons – para formar uma seqüência de zeros e uns, enquanto qualquer interceptação entre o remetente e o receptor mudará essa seqüência ou chave e será notado imediatamente. Até agora, a tecnologia QKD mais comum usa fibras ópticas para transmissões por várias centenas de quilômetros, com alta estabilidade, mas considerável perda de canal. Outra tecnologia importante do QKD usa o espaço livre entre os satélites e as estações terrestres para transmissões de nível de mil quilômetros. Em 2016, a China lançou o primeiro satélite de comunicação quântica do mundo (QUESS, ou Mozi / Micius) e alcançou o QKD com duas estações terrestres separadas por 2.600 km. Em 2017, uma rede de fibra óptica com mais de 2.000 km de comprimento foi concluída para QKD entre Pequim e Xangai.
Usando relés confiáveis, a rede de fibra baseada no solo e os links de satélite para o solo foram integrados para atender a mais de 150 usuários industriais em toda a China, incluindo bancos estaduais e locais, redes de energia municipais e sites de governo eletrônico. Este trabalho mostra que a tecnologia de comunicação quântica pode ser usada para futuras aplicações práticas em larga escala. Da mesma forma, uma rede de comunicação quântica global pode ser estabelecida se as redes quânticas nacionais de diferentes países forem combinadas, e se universidades, instituições e empresas se unirem para padronizar os protocolos de hardware relacionados.
Nos últimos dois anos, a equipe testou e melhorou exaustivamente o desempenho de diferentes partes da rede integrada. Por exemplo, com uma taxa de clock aumentada e um protocolo QKD mais eficiente, o QKD satélite-solo agora tem uma taxa média de geração de chave de 47,8 kilobits por segundo, que é 40 vezes maior do que a taxa anterior. Os pesquisadores também aumentaram o recorde de QKD terrestre para além de 500 km, usando uma nova tecnologia chamada QKD de campo duplo (TF-QKD).
Em seguida, a equipe expandirá ainda mais a rede na China e com seus parceiros internacionais da Áustria, Itália, Rússia e Canadá. Eles também têm como objetivo desenvolver satélites QKD de baixo custo e receptores baseados no solo em pequena escala, bem como satélites de órbita terrestre média e alta para alcançar QKD de nível de dez mil km de todos os tempos.
Seu trabalho foi apoiado pela Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma da China, o governo provincial / municipal de Shandong, Anhui e Xangai, a Comissão Reguladora Bancária da China, a Academia Chinesa de Ciências, o Ministério da Ciência e Tecnologia da China e o Fundação de Ciência da China.
Publicado em 15/01/2021 12h21
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