Scienziati cinesi hanno creato la prima rete di comunicazione quantistica integrata al mondo, combinando oltre 700 fibre ottiche a terra con due collegamenti terra-satellite per ottenere la distribuzione della chiave quantistica su una distanza totale di 4, 600 chilometri per gli utenti su tutto il territorio nazionale. Il gruppo, guidato da Jianwei Pan, Yuao Chen, Chengzhi Peng dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina a Hefei, segnalato in Natura i loro ultimi progressi verso il globale, applicazione pratica di tale rete per comunicazioni future.

A differenza della crittografia convenzionale, la comunicazione quantistica è considerata inattaccabile e quindi il futuro del trasferimento sicuro delle informazioni per le banche, reti elettriche e altri settori. Il cuore della comunicazione quantistica è la distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD), che utilizza gli stati quantistici delle particelle, ad es. fotoni—per formare una stringa di zeri e uno, mentre qualsiasi intercettazione tra il mittente e il destinatario cambierà questa stringa o chiave e sarà immediatamente notato. Finora, la tecnologia QKD più comune utilizza fibre ottiche per trasmissioni su diverse centinaia di chilometri, con elevata stabilità ma notevole perdita di canale. Un'altra importante tecnologia QKD utilizza lo spazio libero tra i satelliti e le stazioni di terra per trasmissioni a livello di migliaia di chilometri. Nel 2016, La Cina ha lanciato il primo satellite di comunicazione quantistica al mondo (QUESS, o Mozi/Micius) e ha raggiunto QKD con due stazioni di terra che sono 2, 600 km di distanza. Nel 2017, un oltre 2, Completata la rete in fibra ottica di 000 km per QKD tra Pechino e Shanghai.

Utilizzando relè affidabili, la rete in fibra terrestre e i collegamenti satellite-terra sono stati integrati per servire più di 150 utenti industriali in tutta la Cina, comprese le banche statali e locali, reti elettriche comunali, e siti web di e-government. Questo lavoro mostra che la tecnologia di comunicazione quantistica può essere utilizzata per future applicazioni pratiche su larga scala. Allo stesso modo, una rete di comunicazione quantistica globale può essere stabilita se vengono combinate reti quantistiche nazionali di diversi paesi, e se le università, istituzioni e aziende si uniscono per standardizzare i relativi protocolli, hardware.

Negli ultimi due anni, il team ha ampiamente testato e migliorato le prestazioni di diverse parti della rete integrata. Ad esempio, con una maggiore frequenza di clock e un protocollo QKD più efficiente, il QKD satellite-terra ha ora una velocità media di generazione delle chiavi di 47,8 kilobit al secondo, che è 40 volte superiore al tasso precedente. I ricercatori hanno anche spinto il record per il QKD a terra oltre i 500 km utilizzando una nuova tecnologia chiamata QKD a doppio campo (TF-QKD).

Prossimo, il team amplierà ulteriormente la rete in Cina e con i suoi partner internazionali dall'Austria, Italia, Russia e Canada. Mirano anche a sviluppare su piccola scala, satelliti QKD e ricevitori a terra economici, così come satelliti in orbita terrestre media e alta per raggiungere tutti i tempi, QKD a livello di diecimila chilometri.