От квантовой криптографии до квантового интернета — фундаментальные исследования в мире кванта обещают несколько новых технических возможностей в будущем. Сегодняшнее уже стало очевидным в мировой премьере: президент Китайской академии наук Чунли Бай, а также его коллега Антон Цайлингер, президент Австрийской академии наук, а также Хайнц У. Энгл, ректор Венского университета, беседовали лицом к лицу в безопасном режиме видеоконференции, который был зашифрован с помощью квантовой технологии. Этот первый криптографически защищенный квантовый видеозвонок состоялся 29 сентября 2017 года между Веной и Пекином и охватывал два континента. Эксперимент проходил в присутствии представителей средств массовой информации и ученых из Австрийской академии наук, а также их коллег из Китая. Квантовая криптография сделала этот разговор по крайней мере в миллион раз безопаснее, чем при использовании обычных методов шифрования.
Первый тест для орбитального квантового шифрования
Международное сотрудничество исследователей из Академии наук Китая, Австрийской академии наук и Венского университета сделало возможным первый в мире межконтинентальный квантовый вызов. Исследовательский проект, который проходит под названием QUESS (Quantum Experiments at Space Scale) был инициирован Антоном Цайлингером и его бывшим аспирантом Цзянь-Вэй Паном в 2013 году. Для реализации проекта используется китайский спутник, который был запущен в космос в прошлом году для экспериментов по квантовой физике. Благодаря успешному шифрованию видеоконференции австрийские и китайские ученые продемонстрировали необычайный практический потенциал этой орбитальной квантовой технологии для будущего развития глобальной коммуникации. Решающим преимуществом квантовых технологий, по сравнению с традиционными коммуникационными технологиями, является то, что взломать хакерам их невозможно из-за различных законов квантовой физики.
«Обмен квантовой зашифрованной информацией на межконтинентальных расстояниях подтверждает потенциал квантовых коммуникационных технологий, открытых фундаментальными исследованиями», — говорит Антон Цайлингер. Он убежден: «Это очень важный шаг в направлении всемирного и безопасного квантового Интернета».
Квантовое шифрование между Веной и Пекином
Чтобы создать квантовый ключ, используемый для видеозвонка между двумя научными учреждениями, исследователи из Австрийской и Китайской академиями наук впервые работали с квантовым спутником Micius, который был отправлен летом 2016 года из китайского центра космического запуска Цзюцюань. Названный в честь китайского философа древности, Миций кружит вокруг Земли на высоте около 500 км. С орбиты он посылает светлые частицы, так называемые фотоны, на наземные станции в Китае и Европе, включая станцию спутникового лазерного дальнего действия, используемую Институтом космических исследований Австрийской академии наук в Граце. 
В преддверии видеовызова спутник сначала генерировал светлые частицы со случайным направлением колебаний, так называемую поляризацию. Затем одиночные фотоны с их различными поляризациями передавались как последовательность единиц и нулей на наземную станцию вблизи австрийского города Грац. Там поляризационные состояния измерялись и сравнивались случайным образом с последовательностью, посланной спутником.
Недоступный квантовый ключ
Йоханнес Руднейнер из Венского института квантовой оптики и квантовой информации Австрийской академии наук объяснил, что если кто-то попытается перехватить фотоны, обмениваемые между спутником и наземной станцией, и измерить их поляризацию, квантовое состояние фотонов будет изменено мгновенно, тем самым разоблачая хакеров. Любое отклонение данных, измеренных в передатчике и приемнике, позволяет немедленно обнаружить любую попытку прослушивания. Если измеренные данные согласованы, то отправитель и приемник имеют единый квантовый ключ.
Комбинированный ключ обе наземные станции генерировали в общий код для однозначного шифрования и дешифрования информации. Затем данный ключ использовался для безопасного шифрования первого в мире квантового вызова между Веной и Пекином. Практически взломать такой квантовый видеозвонок невозможно.
Похоже, скоро такие квантовые видеозвонки станут такими же привычными, как разговоры и видеовызовы в Skype.
Источник: Австрийская академия наук
