Thành công mới trong phát triển công nghệ liên lạc lượng tử

Nguồn: Chinese Academy of Sciences

Các nhà khoa học Trung Quốc đã trở thành những người đầu tiên gửi thành công một mật mã bảo mật tuyệt đối từ vệ tinh xuống Trái Đất, đánh dấu lần đầu tiên công nghệ phân phối lượng tử từ không gian đến mặt đất được thực hiện.

Điều này đặt nền tảng cho việc xây dựng một mạng lưới thông tin lượng tử toàn cầu chống lại tin tặc (hacker).

Thành tựu này dựa trên các thí nghiệm được tiến hành với vệ tinh lượng tử đầu tiên của thế giới - QUESS - và được công bố trên tạp chí Nature số ra ngày 10.8.

Trưởng nhóm nghiên cứu Pan Jianwei cho biết vệ tinh lượng tử QUESS đã gửi một mật mã được mã hóa bằng các hạt lượng tử đến các trạm trên mặt đất ở Trung Quốc có khoảng cách xa từ 645 km đến 1.200 km với tốc độ truyền hiệu quả hơn 20 lần so với cáp quang với cùng khoảng cách.

Trong thời gian bay trên lãnh thổ Trung Quốc, vệ tinh đã truyền mật mã trong 10 phút. Khoảng 300 kbit mật mã bảo mật được được tạo ra và gửi đi trong khoảng thời gian đó.

Theo ông Jianwei, khoảng thời gian đó đủ để đáp ứng yêu cầu về thực hiện một cuộc gọi hoàn toàn bảo mật hoặc truyền tải một lượng lớn dữ liệu ngân hàng.

Ông nhấn mạnh phân bố lượng tử dựa trên vệ tinh có thể được liên kết với các mạng lượng tử đô thị, nơi các sợi quang đáp ứng các yêu cầu kết nối nhiều người dùng trong một thành phố ở phạm vi hơn 100 km. Do đó, con người có thể hình dung một mạng lượng tử tích hợp không gian - mặt đất, cho phép mã hóa lượng tử mang lại lợi ích lớn ở quy mô toàn cầu.

Việc thiết lập một liên kết không gian - mặt đất đáng tin cậy để truyền tải lượng tử đã mở đường cho các mạng lưới lượng tử quy mô toàn cầu.

Hiện các nhà khoa học đang nghiên cứu cách thức truyền thông riêng tư và có tính bảo mật cao. Lâu nay, hình thức mã hóa truyền thống thường dựa vào logic suy diễn tính toán của các hàm toán học nhất định.

Tuy nhiên, một máy tính lượng tử mạnh, mà các nhà khoa học trên khắp thế giới vẫn đang nghiên cứu phát triển, được coi là một mối đe dọa vì nó có thể thực hiện mọi chức năng của các máy tính thông thường dễ bị hacker tấn công.

Giống như hai mặt của một đồng xu, cơ học lượng tử cũng đóng vai trò là người bảo vệ thông tin. Công nghệ khóa lượng tử được sử dụng trong truyền thông lượng tử, loại bỏ nguy cơ bị nghe lén và bảo đảm việc truyền thông có độ bảo mật tuyệt đối.

Theo nhà khoa học Jianwei, một khóa lượng tử được hình thành bởi một chuỗi số ngẫu nhiên được tạo ra giữa hai người giao tiếp để mã hóa thông tin. Một khi được chặn, trạng thái lượng tử của khóa sẽ thay đổi và thông tin bị chặn sẽ tự hủy.

Khi tìm cách thu được thông tin về khóa lượng tử, đối tượng nghe trộm trên kênh lượng tử chắc chắn sẽ gây nhiễu loạn hệ thống và người giao tiếp có thể được phát hiện được hành vi này.

Vệ tinh QUESS này được phóng lên vũ trụ hồi tháng 8 năm ngoái đã đánh dấu mốc đầu tiên trong tham vọng xây dựng một mạng lưới không thể "bị tin tặc đột nhập" của Trung Quốc.

Theo kế hoạch, năm 2030, hệ thống này sẽ đi vào hoạt động chính thức. Vệ tinh QUESS là thành quả nghiên cứu trong 8 năm của nhà khoa học lượng tử Pan Jianwei và kỹ sư không gian Wang Jianyu.

Tháng Sáu vừa qua, vệ tinh lượng tử của Trung Quốc đã thành công trong việc truyền hạt photon rối từ khoảng cách 1.200 km xuống Trái Đất bằng tia laser, xô đổ kỷ lục truyền hạt rối trước đây chỉ được 102 km. Đây được xem là bước đột phá trong công nghệ truyền phát thông tin tuyệt đối an toàn.

Những tiến triển này biến viễn cảnh về một hệ thống liên lạc lượng tử rộng khắp toàn cầu sẽ sớm trở thành hiện thực.

Các nhà khoa học hy vọng thông tin liên lạc lượng tử sẽ thay đổi cơ bản sự phát triển của con người trong hai hoặc ba thập kỷ tới, mở ra triển vọng to lớn ứng dụng thế hệ truyền thông mới trong các lĩnh vực như quốc phòng, quân sự và tài chính.

Theo TTXVN