Prek kvantne komunikacije povezali tri mesta

Danes je bil prvič v zgodovini omogočen popolnoma kvantno šifriran prenos med med vozlišči treh držav – Slovenije, Hrvaške in Italije. Med Ljubljano, Reko in Trstom so med srečanjem ministrov za digitalno politiko skupine G20 v Trstu prvič javno demonstrirali kvantno komunikacijo.
​
​Kot je poudaril profesor dr. Anton Ramšak, dekan Fakultete za matematiko in fiziko (FMF) Univerze v Ljubljani in profesor kvantne mehanike, ne gre za najhitrejšo ali najkakovostnejšo komunikacijo, ampak za najvarnejšo komunikacijo. Zaradi posebnega delovanja kvantno mehanskih šifrirnih »ključev« bo ta tehnologija omogočala doseganje doslej nedosegljive visoke stopnje varnosti sogovornikov, s tem pa bo odgovarjala na potrebo po varnosti v komunikacijah, ki je prednostna naloga vseh vlad na svetu.



»Ko danes prek optičnih povezav pošiljamo optične pulze ali bliske svetlobe, je v njih na tisoče in tisoče fotonov. To so najmanjši delci, in če nekdo prestreže nekaj deset teh fotonov, že dobi informacijo, mi pa niti ne opazimo, da nam prisluškujejo. V kvantni komunikaciji pa pošiljamo posamezen fotone, tako obstajata le dve možnosti: ali ga naslovnik prejme ali pa nekdo, ki prisluškuje. Fotona namreč ne moremo podvojiti. Je tudi nedeljiv. Torej, če ga naslovnik ni dobil, potem ga je dobil nekdo drug,« je pojasnil profesor Ramšak.

Dodal je, da so si za današnjo demonstracijo mesta izmenjala 4000 bitov dolgo geslo, ki ga ni nihče mogel prestreči. Tako imenovani kvantni ključi, kot je še razložil, so zaporedja naključnih števil, ki se na daljavo vzpostavijo z izmenjavo posameznih fotonov, kvantov svetlobe.



»Protokol izmenjave poteka po zakonih kvantne mehanike, in če bi kdo ta ključ poskušal prestreči, bi takoj pustil sled, ki bi sogovornikom omogočila, da vdor zaznajo in nemudoma ukrepajo. Pri vseh drugih (klasičnih) tehnologijah prenosa informacije je možno prestrezanje posredovanega ključa, kar omogoča njegovo kopiranje, pri čemer tega ne pošiljatelj ne prejemnik ne zaznata. V okviru kvantne tehnologije to ni mogoče, je pa sama izvedba tehnološko izredno zahtevna, kar je tudi razlog, da se šele sto let po odkritju zakonov kvantne mehanike počasi vzpostavlja njihova uporaba.«

Kvantno komunikacijo so skupaj izvedli fiziki iz Italije, Slovenije in Hrvaške. V Italiji so sodelovali fiziki pod vodstvom profesorja Angela Bassija z Oddelka za fiziko Univerze v Trstu in dr. Alessandra Zavatte iz Centra za kvantne komunikacije nacionalnega instituta za optiko (CNR-INO). V Sloveniji so sodelovali fiziki Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, in sicer prof. dr. Rainer Kaltenbaek in prof. dr. Anton Ramšak. Na hrvaški strani so v eksperimentu sodelovali fiziki z Inštituta Ruđer Bošković, prof. dr. Mario Stipčević in dr. Martin Lončarić z Instituta Ruđer Bošković v Zagrebu.



Dr. Ramšak je poudaril, da smo trenutno priča zgodovinskem trenutkom, ko iz klasične komunkacijske dobe prehajamo v kvantno dobo. Čez nekaj deset let pa bo vse temeljilo na tej tehnologiji. Spomnil je, da so pred mesecem na Kitajskem vzpostavili delovanje kvantnega računalnika, ki je v eni uri opravil izračun, za katerega bi klasični računalnik potreboval osem let. »Z razvojem kvantnega računalništva bo vsaka komunikacija, ki temelji na trenutni kriptografiji, nepopolna. Šifriranje bodo s kvantnimi računalniki prelomili brez težav, zato se morajo vse države posvečati razvoju tega področja,« je povedal in slikovito ponazoril: »Tisti, ki bodo imeli to tehnologijo, bodo imeli puške, tisti brez nje pa puščice.«



Zaradi svoje strateške lege je Ljubljana in Slovenija na stičišču glavnih evropskih komunikacijskih poti zahod-vzhod in sever-jug, ki odpirajo povsem nove možnosti polne vzpostavitve in izkoriščanja te nove tehnologije, so še poudarili na ljubljanski FMF. Predstavitev kvantne komunikacije je še posebej pomembna glede na prihodnjo evropsko kvantno komunikacijsko infrastrukturo (EuroQCI), ki jo promovira 27 držav članic in evropska komisija s podporo Evropske vesoljske agencije.

Ključna za izvedbo dogodka je bila tudi tehnična podpora povezave med Trstom prek Postojne do Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani, ki jo je omogočil Telekom Slovenije v okviru svoje sodobne mreže optičnih povezav. Steklom pa je omogočil povezavo na relacij Trst–Reka.

Med nagovorom slavnostnih gostov so fiziki vzpostavili kvantni ključ, glasbeniki Akademije za glasbo Univerze v Ljubljani, Akademije za glasbo Univerze v Zagrebu in tržaškega konservatorija »Giuseppe Tartini« pa so po vzpostavljeni zvezi izvedli krajši glasbeni program, pri čemer so s tako imenovano kvantno kriptografijo v celoti izkoriščali revolucionarno tehnologijo popolnoma varnega prenosa zvoka in slike. Sodelujoči slovenski glasbeniki so bili člani kvarteta saksofonov Akademije za glasbo Univerze v Ljubljani: Miha Rogina, sopran, Nika Deželak, alt, Agata Živoder, tenor in Domen Koren, bariton, ki so izvedli skladbo Tango virtuoso Thierryja Escaicha.