Một đường truyền lượng tử dài kỷ lục – lên đến 12.900 km – vừa được thiết lập giữa Trung Quốc và Nam Phi. Đây là đường truyền lượng tử xa nhất từng được thực hiện, sử dụng nguyên lý vật lý lượng tử để mã hóa dữ liệu theo cách gần như không thể bị đánh cắp.
Đường truyền này kết nối giữa hai trạm mặt đất: Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) tại Bắc Kinh và Đại học Stellenbosch tại Nam Phi, thông qua vệ tinh lượng tử có tên Jinan-1.
Dữ liệu truyền đi là dữ liệu thông thường – ví dụ như hình ảnh Vạn Lý Trường Thành ở Trung Quốc và ảnh chụp Stellenbosch – nhưng được mã hóa bằng công nghệ phân phối khóa lượng tử (QKD). Vệ tinh sẽ mã hóa các khóa này vào từng photon, sau đó gửi chúng đến các trạm mặt đất. Khi cả hai bên cùng nhận được khóa, họ có thể gửi tin nhắn mã hóa qua vệ tinh một cách an toàn.
Ảnh minh họa
Vậy "lượng tử" nằm ở đâu? Chính là việc mã hóa khóa vào trạng thái lượng tử của photon. Theo nguyên lý vật lý lượng tử, khi có bất kỳ ai cố gắng quan sát trạng thái lượng tử, trạng thái đó sẽ thay đổi ngay lập tức. Điều này đồng nghĩa, nếu có hacker can thiệp giữa đường, tín hiệu sẽ bị xáo trộn và người nhận sẽ được cảnh báo ngay lập tức.
Nói cách khác, đây là phương thức bảo mật dựa trên luật tự nhiên, chứ không phải chỉ là phần mềm hay thuật toán. Trong thử nghiệm lần này, vệ tinh Jinan-1 có thể truyền hơn 250 triệu photon lượng tử mỗi giây, và trong mỗi lần bay qua trạm mặt đất, tạo ra hơn 1 triệu khóa bảo mật.
Khoảng cách 12.900 km giữa hai trạm đánh dấu kỷ lục mới trong truyền thông lượng tử. Trước đó, cùng nhóm nghiên cứu đã thiết lập đường truyền giữa Trung Quốc và Áo dài 7.600 km, dùng vệ tinh cũ có tên Micius.
Vệ tinh Jinan-1 được phóng lên từ năm 2022, nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn nhiều so với thế hệ cũ – chỉ nặng 23 kg, bằng 1/10 so với Micius. Các trạm mặt đất cũng được thu nhỏ đáng kể, từ 13 tấn xuống chỉ còn 100 kg.
Sự phát triển của các vệ tinh và trạm mặt đất nhỏ hơn, thông minh hơn hứa hẹn sẽ mở đường cho một mạng Internet lượng tử toàn cầu, nhanh hơn, bảo mật hơn, và khó bị tấn công hơn bất kỳ hệ thống nào hiện nay.
Nghiên cứu chi tiết đã được công bố trên tạp chí Nature.
