ทีมนักวิจัย นำโดยศาสตราจารย์​ พานเจี้ยนเหว่ย จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน สาธิตเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมจากอวกาศสู่พื้นดินแบบบูรณาการ อันประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อจากภาคพื้นดินสู่ดาวเทียมจำนวน 2 แห่ง รวมถึงสายใยนำแสงจำนวน 700 เส้น​ ซึ่งสามารถทำการกระจายกุญแจเข้ารหัสเชิงควอนตัม (Quantum Key Distribution) หรือ QKD ระหว่างสถานีผู้ใช้งานมากกว่า 150 สถานี ในระยะทางรวม 4,600 กิโลเมตร

การกระจายกุญแจเข้ารหัสเชิงควอนตัม (Quantum Key Distribution) หรือ QKD อาศัย​สถานะควอนตัมของอนุภาคเพื่อสร้างสตริงของเลข 0 และ 1 เพื่อสื่อสารระหว่างต้นทาง-ปลายทาง​ และเมื่อใดที่มีการเจาะระบบเข้าเพื่อขโมย​ข้อมูล​ สตริงหรือคีย์จะเปลี่ยนสถานะทันที ทำให้การดักฟังข้อมูลเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ นอกจากนี้ยังทำให้เราสังเกตเห็นได้ว่าขณะเวลาไหนเกิดการเจาะระบบเข้ามา” ศาสตราจารย์ พานเจี้ยนเหว่ย กล่าว

ในปี 2559 จีนส่งดาวเทียมสื่อสารควอนตัมดวงแรกของโลก นั่นคือ Quantum Experiments at Space Scale (QUESS) หรือ Mozi / Micius ขึ้นสู่​วงโคจร​ และได้สร้างจุดเชื่อมต่อภาคพื้นดิน-ดาวเทียม 2 แห่ง ที่เชื่อมระหว่างสถานีภาคพื้นดินซิงหลงในปักกิ่งกับสถานีภาคพื้นดินหนานซานในเขตปกครองตนเองซินเจียงอุยกูร์ของจีน ซึ่งตั้งอยู่ไกลกัน 2,600 กิโลเมตรเข้า​ด้วยกัน​ สถานีซิงหลงนี้ยังเชื่อมต่อกับเครือข่ายคิวแมนของปักกิ่งผ่านสายใยแก้วอีกด้วย

จากนั้น​ในอีก 1 ปีต่อมาเครือข่ายใยแก้วนำแสงความยาวกว่า 2,000 กิโลเมตร​ ก็เสร็จสมบูรณ์สำหรับการกระจายกุญแจเข้ารหัสเชิงควอนตัม หรือ QKD ระหว่างปักกิ่งและเซี่ยงไฮ้ รวทั้งมีการพัฒนา​ระบบรีเลย์ที่เชื่อถือได้​เพื่อการเชื่อมต่อ​สถานีผู้ใช้งาน​ที่อยู่กระจัดกระจาย​ไปทั่วประเทศ​ 150 สถานี​

อัตราสัญญาณนาฬิกาที่เพิ่มขึ้นและโปรโตคอล QKD ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นปัจจุบัน ทำให้การกระจายกุญแจเข้ารหัสเชิงควอนตัมระหว่างดาวเทียมและสถานีภาคพื้นมีอัตราการสร้างคีย์เฉลี่ย 47.8 กิโลบิตต่อวินาที ซึ่งสูงกว่าอัตราก่อนหน้าในช่วงทดสอบถึง 40 เท่า

ความปลอดภัยและความเร็ว​สูง​ของเทคโนโล​ยี QKD นี้จะเปลี่ยนอนาคตการสื่อสารของโลกใบนี้ไปอีกก้าวใหญ่ ข้อมูลข่าวสาร​ที่ต้องการความเที่ยงตรง​และปลอดภัยสูงเช่นข้อมูลทางการเงินระหว่าง​ธนาคาร​ ข้อมูล​ทางการทหารและวิทยาศาสตร์​ จะสามารถ​ส่งผ่านเครือข่ายชนิดนี้ได้อย่างวางใจ

ทีมงานตีพิมพ์​เผยแพร่​ผลงาน​ครั้งนี้​ลง​ใน​วารสาร​ Nature

picture credit: University of Science and Technology of China.

_____

Y.A. Chen et al. An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres. Nature, published online January 6, 2021; doi: 10.1038/s41586-020-03093-8