Исследовательская команда из Университета Пердью совместно с Окриджской национальной лабораторией успешно продемонстрировала первую в мире защищенную квантовую коммуникацию в условиях функционирующего ядерного реактора.

Эксперимент проходил на реакторе PUR-1 в Пердью с использованием технологии квантового распределения ключей (QKD) от компании Toshiba — это стало первым примером применения квантового шифрования на ядерном объекте.

Интересно, что PUR-1 — это единственный в США ядерный реактор, функционирующий полностью в цифровом формате: вместо аналоговых кнопок и рычагов он управляется через мониторы, клавиатуры и Ethernet-соединения. Такая архитектура делает его идеальной платформой для испытаний квантовых технологий в условиях реального объекта.

QKD-система, разработанная Toshiba, использует принципы квантовой физики — в частности, поведение частиц при измерении, чтобы обеспечить выявление любых попыток несанкционированного доступа к информации. Если кто-то попытается перехватить передаваемые данные, это сразу отразится на состоянии квантовой системы, что позволяет зафиксировать попытку вмешательства.

Ученые подключили два узла квантовой связи к самому реактору, используя одномодовое оптоволокно. Чтобы симулировать реальные условия эксплуатации, они ввели в систему элементы задержки сигнала и специальные ослабители, создающие эффект расстояния и помех. Это позволило оценить устойчивость канала к внешним воздействиям.

Результаты показали, что система стабильно генерировала квантовые ключи со скоростью 320 Кбит/с, при этом частота ошибок составляла 3.8% на дистанции 54 км. При использовании только 68 базовых сигналов система обеспечивала шифрование с одноразовым ключом на расстоянии до 135 км. Задержка при шифровании и дешифровке данных не превышала полсекунды, а также была реализована функция буферизации ключей для обеспечения устойчивости при перебоях соединения.