Квантовое распределение ключей на дистанции, превышающей 4600 километров, обеспечивается с помощью более чем 700 оптических кабелей и двух станций спутниковой связи, обслуживающих более 150 организаций. В числе пользователей сети – ключевые предприятия муниципальных электросетей, государственные и частные банки, а также порталы электронного правительства.
В своей статье китайские ученые детально описали достигнутый результат опубликована в рецензируемом журнале Nature. Сеть была создана специалистами Хэфейской национальной лаборатории по изучению современной физики и явлений сверхмалого масштаба, а также Центра превосходства в квантовой физике и информатике Китайской академии наук. Оба этих учреждения являются частью Научно-технического университета Китая.
Ученым из Китая удалось разработать уникальную и масштабную сеть, использующую квантовое шифрование. Целью их работы было продемонстрировать потенциал квантового распределения ключей ( QKD) в практических крупномасштабных проектах это решение оказалось эффективным. Более полутора сотен клиентов были соединены на расстоянии свыше 4600 километров, причем 2000 из них получили доступ через наземные оптические линии, а остальные – через спутниковую связь.
Статья не содержит информации об уровне использования данной сети. В ней представлены только отчеты о работе ее отдельных фрагментов и подтверждение установления связи между всеми узлами. Например, при передаче ключей через спутник была достигнута средняя скорость генерации, составляющая около 48 килобит в секунду. Этот показатель в 40 раз превышает предыдущие достижения. Также ученые подчеркивают, что использование космического аппарата на низкой орбите (500 километров) не является обязательным.
По имеющимся у них сведениям, количество ошибок и средняя скорость создания ключей будут примерно одинаковыми даже при организации квантовой линии связи посредством геостационарного спутника. Это позволит осуществлять обмен зашифрованной информацией, не завися от траектории движения космического аппарата над наземными станциями. Отмечено, что китайские специалисты применили самый старый протокол QKD — BB84. Он обеспечивает конфиденциальность ключа в пределах 50 километров, однако китайские исследователи разработали несколько методов для увеличения этого диапазона в десять раз.
Квантовое шифрование, теоретически, считается невзламываемым. Однако на практике существуют способы перехвата сгенерированных ключей, связанные с ограничениями современной техники. Эти недостатки могут быть устранены в будущем, а на сегодняшний день взлом сети с квантовым шифрованием представляет собой сложный процесс. В частности, он предполагает идеальное внедрение в оптоволоконную линию связи. Подобные системы, как, например, созданная китайскими специалистами, предназначены исключительно для генерации ключей. Данные, зашифрованные с их помощью, могут быть безопасно переданы по стандартным магистральным сетям.
В различных методах QKD для генерации секретного ключа используются квантовые состояния элементарных частиц. Как правило — фотонов, а измеряют их поляризацию. Алгоритмы квантового распределения ключей устроены так, что по количеству возникающих ошибок при передаче данных можно понять, перехватывает ли кто-то информацию посередине. Если ошибок меньше определенного числа, то передача остается секретной. А когда этот порог превышается, ключ необходимо создавать снова.