चीन में शोधकर्ताओं ने पिछले सिस्टम के आधे द्रव्यमान के साथ एक कार्यात्मक क्यूकेडी टर्मिनल का प्रदर्शन करके अंतरिक्ष-से-जमीन क्वांटम कुंजी वितरण (क्यूकेडी) में एक बड़ा मील का पत्थर हासिल किया है। तियांगोंग-2 अंतरिक्ष प्रयोगशाला में पृथ्वी की कक्षा में जाने के लिए नए टर्मिनल को अंतरिक्ष में भेजने के बाद, वैज्ञानिक हेफ़ेई राष्ट्रीय प्रयोगशाला और चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (यूएसटीसी) ने 19 अक्टूबर 23 और 2018 फरवरी 13 के बीच 2019 प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित की, जिसमें 15 अलग-अलग दिनों में उपग्रह और जमीन पर चार स्टेशनों के बीच क्वांटम कुंजियों को सफलतापूर्वक प्रसारित किया गया।
अन्य QKD टर्मिनलों की तरह, इस अध्ययन में डिवाइस डेटा की सुरक्षा के लिए आवश्यक एन्क्रिप्शन कुंजी बनाने के लिए प्रकाश के क्वांटम व्यवहार पर निर्भर करता है। यूएसटीसी के भौतिक विज्ञानी और शोध पर एक पेपर के सह-लेखक जियान-वेई पैन बताते हैं, "क्यूकेडी दो दूर के उपयोगकर्ताओं के बीच जानकारी को एन्कोड करने के लिए प्रकाश की मूलभूत इकाई - एकल फोटॉन - को नियोजित करता है।" optica. उदाहरण के लिए, ट्रांसमीटर क्षैतिज, ऊर्ध्वाधर, रैखिक +45°, या रैखिक -45° जैसे फोटॉन के ध्रुवीकरण राज्यों पर जानकारी को यादृच्छिक रूप से एन्कोड कर सकता है। रिसीवर पर, समान ध्रुवीकरण स्थिति डिकोडिंग की जा सकती है, और कच्ची कुंजी प्राप्त की जा सकती है। त्रुटि सुधार और गोपनीयता प्रवर्धन के बाद, अंतिम सुरक्षित कुंजी निकाली जा सकती है।
भविष्य-प्रूफ सुरक्षा
नया स्लिम-डाउन QKD टर्मिनल उच्च सुरक्षा आवश्यकताओं वाले उपयोगकर्ताओं के लिए अच्छी खबर है। हालाँकि पारंपरिक सार्वजनिक-कुंजी क्रिप्टोग्राफी वर्तमान में एन्क्रिप्शन के सर्वोत्तम साधनों में से एक है, यह इस तथ्य पर निर्भर करता है कि शास्त्रीय कंप्यूटर उचित समय में कुछ समस्याओं को हल नहीं कर सकते हैं। हालाँकि, ये कठिन गणितीय कार्य केवल तभी काम करते हैं जब हैकर एक शास्त्रीय कंप्यूटर का उपयोग कर रहा हो। जैसा कि पैन बताते हैं, भविष्य में क्वांटम कंप्यूटर का आसानी से उपयोग किया जा सकता है शोर एल्गोरिथ्म सर्वोत्तम वर्तमान क्रिप्टोग्राफी विधियों को भी क्रैक करने के लिए।
यदि क्वांटम कंप्यूटर शास्त्रीय एन्क्रिप्शन को तोड़ सकते हैं, तो एक संभावित समाधान लागू होने पर इसके बजाय क्वांटम एन्क्रिप्शन का उपयोग करना होगा। पैन कहते हैं, "क्यूकेडी प्रमुख विनिमय समस्या का सूचना-सुरक्षित समाधान प्रदान करता है।" “क्वांटम नो-क्लोनिंग प्रमेय यह निर्देश देता है कि एक अज्ञात क्वांटम स्थिति को विश्वसनीय रूप से क्लोन नहीं किया जा सकता है। यदि छिपकर बात सुनने वाला व्यक्ति QKD में छिपकर बातें सुनने की कोशिश करता है, तो वह अपरिहार्य रूप से क्वांटम संकेतों में गड़बड़ी उत्पन्न कर देता है, जिसे बाद में QKD उपयोगकर्ताओं द्वारा पता लगाया जाएगा।
पॉल क्वियाटअमेरिका के अर्बाना-शैंपेन में इलिनोइस विश्वविद्यालय के एक भौतिक विज्ञानी, जो शोध में शामिल नहीं थे, कहते हैं कि क्यूकेडी पर कोई भी हमला ट्रांसमिशन के समय किया जाना चाहिए। “इस अर्थ में, QKD को कभी-कभी 'भविष्य के प्रमाण' के रूप में वर्णित किया जाता है - इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कोई प्रतिद्वंद्वी अब से 10 साल बाद कौन सी गणना शक्ति विकसित करता है (जो सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टोग्राफी के लिए मायने रखेगा); क्वियाट का कहना है कि जब क्वांटम कुंजी शुरू में वितरित की जाती है तो एक छिपकर बात सुनने वाले की क्षमताएं ही मायने रखती हैं क्वांटम संचार प्रभाग का नेतृत्व करता है at प्रश्न-अगला, एक अनुसंधान संघ जो क्वांटम सूचना चुनौतियों पर केंद्रित है।
दिन के उजाले की सीमा
जबकि पिछला QKD कार्य मिसियस उपग्रह पर एक अलग उपकरण के साथ आयोजित किया गया है, नवीनतम अध्ययन में शोधकर्ता QKD पेलोड को नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स, प्रकाशिकी और दूरबीन जैसे अन्य प्रणालियों के साथ एकीकृत करके टर्मिनल के द्रव्यमान को कम करने में सक्षम थे। यह एक बड़ा कदम है, लेकिन हेफ़ेई-यूएसटीसी टीम के सदस्य अभी समाप्त नहीं हुए हैं। उन्होंने अपने पेपर में एक चुनौती का उल्लेख किया है कि वे वर्तमान में दिन के दौरान टर्मिनल नहीं चला सकते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सूर्य के प्रकाश के प्रकीर्णन से पृष्ठभूमि शोर पैदा होता है जो रात में किए गए प्रयोगों में देखी गई तीव्रता से पांच से छह ऑर्डर अधिक होता है। उन्होंने कहा, पैन और उनके सहयोगी दिन के उजाले QKD ऑपरेशन को सक्षम करने के लिए तरंग दैर्ध्य अनुकूलन, वर्णक्रमीय फ़िल्टरिंग और स्थानिक फ़िल्टरिंग जैसी तकनीकों पर काम कर रहे हैं।
डिवाइस-स्वतंत्र QKD अप्राप्य क्वांटम इंटरनेट को करीब लाता है
पैन का कहना है कि टीम के पास बड़ी योजनाएं हैं, उम्मीद है कि एक वैश्विक उपग्रह-ग्राउंड-एकीकृत क्वांटम नेटवर्क के निर्माण में परिणत होगा जो दुनिया भर के उपयोगकर्ताओं को सेवाएं प्रदान कर सकता है। इस कार्य की सफलता के बाद, टीम कई निम्न-कक्षा उपग्रहों, एक मध्यम-से-उच्च कक्षा उपग्रह और ग्राउंड-फाइबर क्यूकेडी नेटवर्क से बने एक क्वांटम उपग्रह समूह का निर्माण शुरू करेगी। पैन कहते हैं, "हमें लगता है कि हमारा काम अनुसंधान के एक आकर्षक क्षेत्र में योगदान देगा कि इष्टतम उपग्रह समूह का निर्माण कैसे किया जाए।"
