Onderzoekers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China hebben onlangs een nieuw op satellieten gebaseerd Quantum Secure Time Transfer (QSTT)-protocol geïntroduceerd dat veiligere communicatie tussen verschillende satellieten of andere technologie in de ruimte mogelijk zou kunnen maken. Hun protocol, gepresenteerd in een paper gepubliceerd in Natuurfysica , is gebaseerd op tweerichtingsverdeling van kwantumsleutels in de vrije ruimte, een techniek om communicatie tussen verschillende apparaten te versleutelen.

"Ons belangrijkste idee was om kwantumveilige tijdoverdracht te realiseren om de beveiligingsproblemen bij praktische tijd-frequentieoverdracht op te lossen, "Feihu Xu, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org.

Quantum key distribution (QKD) is een techniek om veilige communicatie tot stand te brengen die gebruik maakt van cryptografische protocollen die gebaseerd zijn op de wetten van de kwantummechanica. Kwantumsleuteldistributieprotocollen kunnen geheime beveiligingssleutels genereren op basis van kwantumfysica, waardoor een veiligere gegevensoverdracht tussen verschillende apparaten mogelijk wordt door aanvallers te spotten die communicatie proberen te onderscheppen.

In hun studie hebben Xu en zijn collega's gebruikten een soortgelijk principe om kwantumsignalen te exploiteren (d.w.z. enkele fotonen) als dragers voor wat bekend staat als tijdoverdracht. Tijdoverdracht is in wezen het tijdsinterval waarin gegevens van één plaats worden overgedragen, of apparaat, naar een ander.

"Dankzij de kwantum-niet-kloneringsstelling die we gebruikten, elke poging om het enkele foton te onderscheppen zal onvermijdelijk de kwantumtoestand verstoren, die kunnen worden gecontroleerd via nabewerking, "Zei Xu. "Dit stelde ons in staat om een ​​kwantumveilige tijdoverdrachtsregeling te bereiken."

Xu en zijn collega's demonstreerden hun QSTT-protocol door het toe te passen op de Micius-kwantumsatelliet. de Micius, genoemd naar de oude Chinese filosoof Micius Mozi, is 's werelds eerste satelliet die in staat is tot kwantumcommunicatie, die in augustus 2016 de ruimte in werd gelanceerd aan boord van de Long March-2-D-raket.

"We voerden een satelliet-naar-grond-tijdsynchronisatie uit met behulp van signalen op enkel fotonniveau en bereikten een kwantumbitfoutpercentage van minder dan 1%, een tijdgegevenssnelheid van 9 kHz en een nauwkeurigheid van de tijdoverdracht van 30 ps, " legde Xu uit.

Dit team van onderzoekers is de eerste die op satelliet gebaseerde QSTT demonstreert met behulp van enkele fotonen. Opmerkelijk, de tijdsprecisie bereikt door hun voorgestelde protocol is vergelijkbaar met die van T2L2, een ultramoderne techniek om tijdoverdracht te realiseren die werd toegepast op de Jason-2-satelliet, die gebaseerd is op het gebruik van sterke klassieke laserpulsen.

Het nieuwe schema dat door Xu en zijn collega's is geïntroduceerd, zou uiteindelijk de weg kunnen banen naar veiligere kwantumcommunicatie tussen satelliet en een verscheidenheid aan andere apparaten. Door de haalbaarheid aan te tonen van het bereiken van op satellieten gebaseerde zeer nauwkeurige tijdoverdracht met enkele fotonen, hun werk opent ook nieuwe interessante mogelijkheden voor toekomstig onderzoek.

"Ons werk introduceert nieuwe perspectieven voor het natuurkundig veld om kwantumtechnologie te exploiteren om meer veiligheid en hogere nauwkeurigheid te bereiken voor tijd-frequentieoverdracht, kloksynchronisatie en kwantumnetwerken van klokken, " zei Xu. "We zijn nu van plan een op satellieten gebaseerd kwantumnetwerk op wereldschaal te bouwen om fundamentele fysica te testen en praktische toepassingen te bieden, zoals het uitdelen van geheime sleutels, klokken synchroniseren enzovoort."

© 2020 Wetenschap X Netwerk