Il 29 settembre si è tenuta la prima videoconferenza quantistica sicura tra il presidente Chunli Bai dell'Accademia cinese delle scienze di Pechino e il presidente Anton Zeilinger dell'Accademia delle scienze austriaca a Vienna come prima dimostrazione nel mondo reale della comunicazione quantistica intercontinentale.

Le comunicazioni private e sicure sono bisogni umani fondamentali. In particolare, con la crescita esponenziale dell'uso di internet e dell'e-commerce, è di fondamentale importanza stabilire una rete sicura con una protezione globale dei dati. La crittografia a chiave pubblica tradizionale di solito si basa sull'intrattabilità computazionale percepita di determinate funzioni matematiche. In contrasto, La distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) utilizza quanti di luce individuali negli stati di sovrapposizione quantistica per garantire la sicurezza incondizionata tra parti distanti. In precedenza, la distanza di comunicazione quantistica era stata limitata a poche centinaia di chilometri a causa della perdita di canale delle fibre o dello spazio libero terrestre. Una soluzione promettente a questo problema è sfruttare i collegamenti satellitari e spaziali, che può collegare due punti remoti sulla Terra con una perdita di canale notevolmente ridotta, poiché la maggior parte del percorso di propagazione dei fotoni è nello spazio vuoto con perdita e decoerenza trascurabili.

Un interdisciplinare, team multi-istituzionale di scienziati dell'Accademia cinese delle scienze, guidato dal professor Jian-Wei Pan, ha trascorso più di 10 anni a sviluppare un sofisticato satellite chiamato Micius per esperimenti di scienza quantistica, che è stato lanciato con successo il 16 agosto 2016 da Jiuquan, Cina, orbitante ad un'altitudine di ~500 km.

Il satellite è dotato di tre carichi utili:un trasmettitore QKD a stato esca, una sorgente di fotoni entangled, e un ricevitore e analizzatore di teletrasporto quantistico. In Cina sono state costruite cinque stazioni di terra per coordinarsi con il satellite Micius, situato a Xinglong (vicino a Pechino, 40°23'45.12''N, 117°34'38.85''E, altitudine 890 m), Nanshan (vicino a Urumqi, 43°28'31.66''N, 87°10'36.07''E, altitudine 2028 m), Delingha (37°22'44.43''N, 97°43'37.01"E, altitudine 3153 m), Lijiang (26°41'38.15''N, 100°1'45.55''E, altitudine 3233 m), e Ngari in Tibet (32°19'30.07''N, 80°1'34.18''E, altitudine 5047 m).

Entro un anno dal lancio, sono state raggiunte tre pietre miliari chiave verso un Internet quantistico su scala globale:QKD a stato esca satellite-terra con frequenza kHz su una distanza di ~ 1200 km (Liao et al. 2017, Natura 549, 43); distribuzione dell'entanglement satellitare in due posizioni sulla Terra separate da ~1200 km e test di Bell (Yin et al. 2017, Scienza 356, 1140), e teletrasporto quantistico terra-satellite (Ren et al. 2017, Natura 549, 70). Le efficienze di collegamento effettive nel QKD satellitare sono state misurate in circa 20 ordini di grandezza maggiori della trasmissione diretta attraverso fibre ottiche della stessa lunghezza a 1200 km.

Il QKD satellitare è stato ora combinato con reti quantistiche metropolitane in cui le fibre vengono utilizzate per connettere molti utenti all'interno di una città con una scala di distanza di ~100 km. Per esempio, la stazione di Xinglong è stata ora collegata alla rete quantistica metropolitana multi-nodo di Pechino tramite fibre ottiche. Molto recentemente, la più grande dorsale di comunicazione quantistica basata su fibra è stata costruita in Cina dal team del professor Pan, che collega Pechino a Shanghai (passando per Jinan e Hefei, e 32 relè fidati) con una lunghezza di fibra di 2000 km. La dorsale utilizza il protocollo di stato esca QKD e raggiunge una velocità di chiave sicura all-pass di 20 kbps. È in fase di test per applicazioni reali da parte del governo, banche, titoli e compagnie di assicurazione.

Il satellite Micius può essere ulteriormente sfruttato come un affidabile relè per collegare comodamente due punti qualsiasi sulla Terra per uno scambio di chiavi ad alta sicurezza. All'inizio di quest'anno, il team cinese ha implementato il QKD satellite-terra a Xinglong. Dopo di che, le chiavi di sicurezza sono state conservate nel satellite per due ore fino a quando non ha raggiunto la stazione di Nanshan vicino a Urumqi, da una distanza di ~2500 km da Pechino. Eseguendo un altro QKD tra il satellite e la stazione di Nanshan, e utilizzando la codifica one-time pad, è stata quindi stabilita una chiave sicura tra Xinglong e Nanshan. Per testare la robustezza e la versatilità del Micius, Il QKD dal satellite alla stazione di terra di Graz vicino a Vienna è stato effettuato con successo questo giugno come collaborazione tra il professor Pan e il gruppo del professor Anton Zeilinger. Sono previsti anche futuri esperimenti tra Cina e Singapore, Italia, Germania, e Russia.