Kvantumkommunikációs kísérletek a világ körül
(Rovat: Lássuk és halljuk egymást, India a világűrben , Kínai műholdak - 2022.08.02 07:15.)

2022-ben is számos helyen foglalkoznak kvantumkommunikációs műholdak fejlesztésével, szabadtéri kvantumkommunikációs linkek létrehozásával. Körkép a januári indiai kísérletektől a július végi kínai kvantumkommunikációs műhold indításáig.

A kvantumfizikai elveken működő kommunikációs rendszerekről már több cikkben foglalkoztunk itt az Űrvilágon, egy általános összefoglaló például a Kvantumkommunikációs műholdak a látóhatáron című cikkben olvasható. Most a 2022-es fejlesztésekből válogatunk.

2022 januárjában az Indiai Űrügynökség demonstrálta sikeresen a szabadtéri kvantumkulcsszétosztás működőképességét, egy 300 méteres távolságon Ahmedabad városában. A kvantumfizikai alapokon nyugvó kulcscserének (angolul quantum key distribution, QKD) több protokollja is létezik, mindegyikben közös, hogy a kvantuminformáció továbbítására fotonokat használnak. Míg közel egy évvel korábban, 2021. március 19-én az úgynevezett „előállít és megmér” (angol szakkifejezéssel: prepare-and-measure) technológiát demonstrálták sikeresen az indiai kutatók, addig idén év elején összefonódáson alapuló kulcsszétosztással osztottak meg kulcsot két laboratórium között. Ezt a titkos kulcsot felhasználva aztán szöveget és képeket osztottak meg a két épület között, valamint kétirányú videókonferencia-hívást bonyolítottak le.

2022 februárjában a szingapúri SpeQtral cég jelentette be, hogy elindítja a SpeQtral-1 kvantumkommunikációs műholdjának fejlesztését, 2024-es tervezett felbocsátási dátummal. Szingapúr 2019 nyarán sikeresen bocsátotta Föld körüli pálya a Nemzetközi Űrállomásról a SpooQy-1 kisműholdat, és egy éven belül több tudományos publikációban is bemutatták a fedélzetén működő összefonódott fotonokat előállító forrás működési paramétereit.

Szintén idén februári hír, hogy a kanadai-brit együttműködési megállapodás született a Kanadai Űrügynökség által fejlesztett Quantum Encryption and Science Satellite (QEYSSat) műhold kapcsán. A kvantumkulcsszétosztásra alkalmas műholdat a tervek szerint 2024-ben állítják majd alacsony Föld körüli pályára, és a műhold adatainak vételét angol optikai vevőállomásoknak is biztosítani fogják. 2022 márciusára az Európai Unió tagállamai figyeltek. 2019-ben az Európai Unió a következő évek egyik fontos feladatának jelölte meg egy európai, kvantum alapú kulcsszétosztást használó hálózat létrehozását, amelynek földi és űrbeli szegmense is lesz. Az EuroQCI-nak (European Quantum Communication Infrastructure) nevezett kezdeményezést 2019 júniusában jelentette be a román EU-elnökség utolsó hónapjában Bukarestben. Még azon a nyáron csatlakozott Magyarország is, 2021-re pedig az EU összes tagállama aláírta a kapcsolódó megállapodást. Az európai hálózat létrehozása több egymást követő lépésben történik meg. Első körben földi, optikai szálakat használó hálózatokat hoznak létre, következő lépésben a nemzeti hálózatokat kapcsolják össze határokon átnyúló optikai szálas összeköttetéssel, valamint kvantumkommunikációs műholdakkal. Az első lépésre vonatkozó nemzetközi pályázati kiírásra március végéig kellett beadni a pályázatot, a hálózatok kiépítése 2023 elejétől indulhat meg. Magyarországról a Kormányzati Informatikai Fejlesztési Ügynökség (KIFÜ) vezette konzorcium adott be sikeres pályázatot, a konzorcium tagjai a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME), az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE), a Wigner Fizikai Kutatóközpont, valamint a Magyar Telekom és a Vodafone Magyarország.

A kvantumkommunikációs műholdat az Európai Űrügynökség (ESA) fogja fejleszteni a SAGA (Security And cryptoGrAphic mission) program keretében. Az elmúlt év során három – párhuzamosan készülő –megvalósíthatósági tanulmányra (úgynevezett Phase A study) adtak megbízást, amelyet a három nagy európai űripari cég, az Airbus, az OHB és a Thales Alenia Space fogott össze, idén júliusi leadási határidővel. A 2022 végi ESA miniszteri tanács környékén várhatóak további fejlemények a programmal kapcsolatban.

A fejlesztésben közreműködő Kínai Tudományos Akadémia kutatócsoportjának fényképe, amelyet a műhold szerdai felbocsátásához tettek közzé. (Fotó: Handout)

2022 július végén pedig ismét egy kínai műholdra figyelhettünk: július 27-én jelentették be, hogy sikeresen Föld körüli pályára állt egy újabb kínai kvantumkommunikációs műhold. A 2016-ban felbocsátott, több mint 600 kg-os Miciustól eltérően ezúttal egy kisebb tömegű, mintegy 100 kg-os műhold állt alacsony Föld körüli pályára. A Jinan-1 műholdat a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem (University of Science and Technology of China), a Kínai Tudományos Akadéma (Chinese Academy of Sciences), és a Jinan Kvantumtechnológiai Intézet (Jinan Institute of Quantum Technology) fejlesztésében építették.

A cikk az Innovációs és Technológiai Minisztérium ÚNKP-21-5 kódszámú Új Nemzeti Kiválósági Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatásával készült.