Het uitwisselen van een geheime sleutel voor het versleutelen en ontsleutelen van berichten over een afstand van 1, 120 kilometer wordt gerapporteerd in Natuur deze week. Deze prestatie is gemaakt met behulp van op verstrengeling gebaseerde kwantumsleuteldistributie, een theoretisch veilige communicatietechniek. Eerdere pogingen om kwantumsleutels rechtstreeks tussen twee grondgebruikers te verdelen onder reële omstandigheden, hebben afstanden van slechts ongeveer 100 kilometer bereikt.

Quantumcommunicatie maakt gebruik van fotonen om veilig een "geheime sleutel" te verspreiden om de uitwisseling van versleutelde berichten mogelijk te maken. Eerder werk heeft de distributie van kwantumsleutels langs tot 404 kilometer opgerolde optische vezel in een laboratorium aangetoond, of van een satelliet naar een grondstation tot 1, 200 kilometer verderop. Echter, real-world applicatie tussen twee gebruikers is beperkt tot ongeveer 100 kilometer. Dit komt door fotonverliezen, die snel toenemen met de afstand. Betrouwbare relais of "repeaters" bieden een manier om de afstand te vergroten en fotonverlies te voorkomen, maar de relaisstations brengen veiligheidsrisico's met zich mee.

Jian-Wei Pan en collega's omzeilden de behoefte aan repeaters door een satelliet te gebruiken om een ​​veilige verbinding tot stand te brengen tussen twee grondstations op aarde, met behulp van verstrengelde fotonen. Verstrengelde fotonen zijn zo met elkaar verbonden dat, zelfs wanneer gescheiden door lange afstanden, uitkomsten van metingen van hun kwantumeigenschappen zijn perfect gecorreleerd. Twee telescopen, ontworpen om dergelijke kwantumsignalen te ontvangen, werden gebouwd 1, 120 kilometer uit elkaar in Delingha en Nanshan in China. Verstrengelde fotonen die door de Micius-satelliet worden geproduceerd, worden naar de grond gestuurd terwijl de satelliet over de stations gaat. Hoewel er eerder melding is gemaakt van verstrengelingsdistributie op basis van satellieten, de auteurs hebben nu hun transmissie-efficiëntie verhoogd en de foutenpercentages voldoende verlaagd om verstrengeling te gebruiken om kwantumsleutels te verzenden. Ze laten zien dat het systeem een ​​veilig kanaal produceert dat bestand is tegen aanvallen.

De resultaten vertegenwoordigen een pad naar op verstrengeling gebaseerde wereldwijde kwantumnetwerken, concluderen de auteurs.