Космос становится ближе

Совместной командой ученых из Великобритании и Германии получен новый интересный результат в развитии технологии квантовой криптографии. На этот раз с помощью лазерно-оптической техники удалось передать криптографический ключ через атмосферу на расстояние 23,4 километра, что более чем вдвое превышает предыдущий рекорд дальности связи по воздуху.

Новый эксперимент был проведен в южно-германских Альпах исследователями из мюнхенского Университета Людвига-Максимилиана и английской компании QinetiQ (коммерческого подразделения агентства военных разработок DERA). Успешные результаты испытаний квантово-криптографического оборудования дают основания полагать, что в обозримом будущем подобная технология сможет засекречивать каналы связи с низкоорбитальными коммуникационными спутниками, а значит - и защищать связь между любыми двумя точками на планете.

Напомним, что в квантовой криптографии безопасная передача ключей шифрования основана на физических законах квантовой механики, а не на математических расчетах теории чисел. Биты ключа, закодированные в квантовых состояниях фотонов света, невозможно перехватить третьей стороне, не выдав при этом свое присутствие. Главные проблемы этой технологии заключаются в работе с чрезвычайно тонкими квантовыми эффектами единичных фотонов, стабильность которых очень сложно обеспечить при передаче на большие расстояния.

Основная часть квантово-криптографических экспериментов проводится с оптоволоконными системами связи. Здесь наибольших успехов добились швейцарские разработчики компании id Quantique, нынешним летом объявившие об успешной передаче квантовых ключей с помощью уже готовой коммерческой системы на расстояние свыше 60 километров. Передачи через открытый воздух сопряжены с огромными помехами, но и здесь наблюдается явный прогресс в работе. Так, всего несколько месяцев назад команде ученых из Лос-Аламосской национальной лаборатории США удалось в горах Нью-Мексико передать квантово-криптографический ключ через атмосферу на расстояние более 10 километров, а сегодня эта цифра возросла вдвое.

В последнем эксперименте в Альпах для связи использовались единичные инфракрасные фотоны с длиной волны 850 нанометров. Передатчиком служила группа лазеров на вершине горы Цугшпитце (высота 2950 м), приемником - телескоп на вершине горы Карвендешпитце (2244 м). Испытания проводились на приличной высоте над уровнем моря для избежания проблем с турбуленцией воздуха и в ночное время - для минимизации эффектов фонового освещения.

Следует отметить, что успешная «горизонтальная» связь на расстоянии 23,4 км означает существенно большее дальнодействие системы при связи «вертикальной», когда атмосферные помехи сказываются заметно меньше. По оценкам Джона Рэрити (John Rarity), возглавляющего проект от компании QinetiQ, уже в следующем году можно ожидать появления системы, в «вертикальном» режиме стабильно работающей на расстояниях более тысячи километров. Это означает, что станет вполне возможной и квантово-криптографическая связь с низкоорбитальными спутниками.