Технологию десятикратного продления срока службы детектора одиночных фотонов для квантового канала связи «Земля – Орбита» удалось создать международной группе ученых с участием НИТУ «МИСиС». Нагрев при определенных условиях регенерирует дефекты кремниевой основы детектора, полученные в результате облучения аппарата жесткой космической радиацией. Он снижает уровень «шумов», выводящих систему из строя, и продлевает жизнь устройства.

Результаты работы опубликованы в международном научном журнале EPJ Quantum Technology.

Обмен секретными ключами между пользователями сети связи – это способ безопасно – без подслушивания и утечки информации – обмениваться сообщениями. Если при этом мы используем криптографические протоколы, мы почти неуязвимы. В обычных криптосистемах используются алгоритмы, обеспечивающие безопасность данных благодаря вычислительной сложности. Однако квантовый компьютер, в принципе, способен взломать и такое шифрование за счет так называемого алгоритма факторизации Шора.

Решение есть – протоколы квантового распределения ключей (КРК). Они используют общедоступные квантовые каналы для тотально защищенной передачи ключей путем обмена квантовыми битами. Эта абсолютная безопасность достигается с помощью теоремы о запрете клонирования: любая попытка измерения квантового бита перехватчиком (подслушивающим объектом) меняет само состояние этого бита. Так, за счет изменения чисто физических показателей нашего сообщения мы и обнаруживаем присутствие перехватчика в канале связи.

Квантовое распределение ключей между двумя общающимися обычно происходит с использованием фотонов, которые проходят через оптические волокна или в свободном атмосферном пространстве. Оптоволокно ограничено пространством, мы не можем протянуть его через океаны, в отличие от орбитальных спутников, которые способны покрыть всю поверхность планеты. При минимальных потерях качества передачи информации при этом. Если же разместить детектор таких фотонов на спутнике (а не на Земле), то мы еще и облегчим его наведение и упростим необходимые вычисления.