Trung Quốc vừa đạt được một cột mốc quan trọng trong lĩnh vực truyền thông lượng tử, khi thiết lập thành công một kênh liên lạc qua khoảng cách 12.900 km với mức độ bảo mật gần như tuyệt đối.

Đoạn đường truyền này được tạo ra giữa hai trạm mặt đất thông qua vệ tinh lượng tử có tên Jinan-1.

Một kênh truyền lượng tử dài kỷ lục – lên tới 12.900 km – đã được thiết lập giữa Trung Quốc và Nam Phi. Đây là kết nối lượng tử xa nhất được thực hiện cho đến nay, ứng dụng nguyên lý vật lý lượng tử để mã hóa dữ liệu, đảm bảo mức độ bảo mật gần như không thể bị phá vỡ.

Đoạn truyền này kết nối hai trạm mặt đất, một tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (USTC) ở Bắc Kinh và một tại Đại học Stellenbosch ở Nam Phi, thông qua vệ tinh lượng tử mang tên Jinan-1.

Dữ liệu được truyền tải là những thông tin thông thường như hình ảnh Vạn Lý Trường Thành của Trung Quốc và ảnh chụp Stellenbosch, nhưng tất cả đều được mã hóa bằng công nghệ phân phối khóa lượng tử (QKD). Vệ tinh sẽ mã hóa các khóa này vào từng photon rồi gửi đến các trạm mặt đất. Khi cả hai trạm nhận được khóa, họ có thể trao đổi thông tin mã hóa qua vệ tinh một cách an toàn.

Vậy phần "lượng tử" nằm ở đâu? Đó chính là việc mã hóa khóa vào trạng thái lượng tử của photon. Theo nguyên lý vật lý lượng tử, nếu có bất kỳ ai cố gắng quan sát trạng thái lượng tử, nó sẽ thay đổi ngay lập tức. Điều này có nghĩa là nếu có hacker can thiệp vào đường truyền, tín hiệu sẽ bị xáo trộn và người nhận sẽ nhận được cảnh báo ngay lập tức.

Nói một cách khác, phương thức bảo mật này dựa trên các nguyên lý tự nhiên, chứ không chỉ là các phần mềm hay thuật toán. Trong thử nghiệm này, vệ tinh Jinan-1 có khả năng truyền hơn 250 triệu photon lượng tử mỗi giây, và mỗi lần bay qua trạm mặt đất, nó tạo ra hơn 1 triệu khóa bảo mật.

Khoảng cách 12.900 km giữa hai trạm đã thiết lập một kỷ lục mới trong lĩnh vực truyền thông lượng tử. Trước đó, nhóm nghiên cứu này đã thực hiện một đường truyền giữa Trung Quốc và Áo dài 7.600 km, sử dụng vệ tinh Micius cũ.

Vệ tinh Jinan-1, được phóng vào năm 2022, nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn nhiều so với thế hệ trước – nặng chỉ 23 kg, bằng 1/10 so với vệ tinh Micius. Các trạm mặt đất cũng được thu nhỏ đáng kể, từ 13 tấn xuống còn 100 kg.

Sự tiến bộ trong phát triển các vệ tinh và trạm mặt đất nhỏ gọn, thông minh hơn hứa hẹn sẽ mở ra tương lai cho một mạng Internet lượng tử toàn cầu, nhanh chóng, bảo mật cao và khó bị tấn công hơn bất kỳ hệ thống nào hiện nay.

Các nghiên cứu chi tiết về vấn đề này đã được công bố trên tạp chí Nature.