Самолёт впервые был использован в целях квантовой криптографии

Квантовая криптография теоретически позволяет достичь неперехватываемости сообщений. Это свойство основывается на принципиальной невозможности измерить один параметр фотона, не исказив другого. Однако некоторые её ограничения похожи на те, что есть в обычной криптографии с одноразовыми блокнотами. К примеру, необходимы перенос ключа и технические средства передачи информации на значительные расстояния.

До сих пор для этого использовались оптоволоконные линии связи, в которых более чем на 200 км сделать это не удаётся из-за роста потерь сигнала. И вот команда под руководством Харальда Вайнфуртера (Harald Weinfurter) из Мюнхенского университета Людвига — Максимилиана (Германия) преуспела в передаче оптическим методом квантовой информации между наземной станцией и самолётом, находящимся в воздухе. Таким образом, квантовую криптографию впервые удалось использовать для связи с помощью движущегося передатчика.

Самолёт, отслеживающий местоположение наземного приёмника, мини-телескоп под крылом и наземный телескоп, для снижения уровня шума укрытый чёрной тканью (здесь и ниже фото LMU).

Для этого применялась основанная на лазерном передатчике система беспроводной связи, предоставленная Германским центром авиации и космонавтики.

Одиночные фотоны пересылались с самолёта на передатчик на земле. Важно было убедиться, что вопреки турбулентности и вибрациям в находящемся в воздухе самолёте фотонам удастся попасть точно в наземный прибор, который должен был его принять. В итоге для повышения эффективности передачи использовалась система движущихся зеркал, что позволило добиться точности до 3 м на расстоянии передачи в 20 км.

Как говорят исследователи, если бы Вильгельм Телль был таким же метким, то смог бы без опаски выстрелить по яблоку на голове другого человека с 500 м.

Наземный прибор, используемый для дешифровки, криптографический модуль вверху (коробочка).
Внизу: схема экспериментального полёта.

Что особенно важно — уровень потери сигнала соответствовал эксперименту 2007 года, когда для нужд квантовой криптографии та же группа применяла спутниковую связь. Это значит, что такой защищённый обмен информацией в принципе широко реализуем при помощи самолётов-посредников уже на существующем технологическом уровне, хотя и с весьма небольшой скоростью.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Photonics.

Подготовлено по материалам Мюнхенского университета Людвига — Максимилиана.