У США вперше випробували квантовий зв'язок на працюючому ядерному реакторі

Дослідницька команда з Університету Пердью спільно з Окріджською національною лабораторією успішно продемонструвала першу у світі захищену квантову комунікацію в умовах ядерного реактора, що функціонує.

Експеримент проходив на реакторі PUR-1 у Пердью з використанням технології квантового розподілу ключів (QKD) від компанії Toshiba — це стало першим прикладом застосування квантового шифрування на ядерному об'єкті.

Цікаво, що PUR-1 — це єдиний у США ядерний реактор, що функціонує повністю у цифровому форматі: замість аналогових кнопок та важелів він керується через монітори, клавіатури та Ethernet-з'єднання. Така архітектура робить його ідеальною платформою для випробувань квантових технологій за умов реального об'єкта.

QKD-система, розроблена Toshiba, використовує принципи квантової фізики — зокрема, поведінку частинок при вимірі, щоб забезпечити виявлення будь-яких спроб несанкціонованого доступу до інформації. Якщо хтось спробує перехопити дані, що передаються, це відразу позначиться на стані квантової системи, що дозволяє зафіксувати спробу втручання.

Вчені підключили два вузли квантового зв'язку до самого реактора, використовуючи одномодове оптоволокно. Щоб симулювати реальні умови експлуатації, вони ввели в систему елементи затримки сигналу та спеціальні послаблювачі, що створюють ефект відстані та перешкод. Це дозволило оцінити стійкість каналу зовнішніх впливів.

Результати показали, що система стабільно генерувала квантові ключі зі швидкістю 320 Кбіт/с, частота помилок становила 3.8% на дистанції 54 км. При використанні лише 68 базових сигналів система забезпечувала шифрування з одноразовим ключем з відривом до 135 км. Затримка при шифруванні та дешифруванні даних не перевищувала півсекунди, а також було реалізовано функцію буферизації ключів для забезпечення стійкості при перебоях з'єднання.