A primeira videoconferência com segurança quântica foi realizada entre o presidente Chunli Bai da Academia Chinesa de Ciências em Pequim e o presidente Anton Zeilinger da Academia de Ciências da Áustria em Viena como a primeira demonstração do mundo real da comunicação quântica intercontinental em 29 de setembro.

Comunicações privadas e seguras são necessidades humanas fundamentais. Em particular, com o crescimento exponencial do uso da Internet e do comércio eletrônico, é de suma importância estabelecer uma rede segura com proteção global de dados. A criptografia de chave pública tradicional geralmente depende da intratabilidade computacional percebida de certas funções matemáticas. Em contraste, distribuição de chave quântica (QKD) usa quanta de luz individual em estados de superposição quântica para garantir segurança incondicional entre partes distantes. Anteriormente, a distância de comunicação quântica foi limitada a algumas centenas de quilômetros devido à perda do canal de fibras ou do espaço livre terrestre. Uma solução promissora para este problema é explorar links de satélite e baseados no espaço, que pode conectar dois pontos remotos na Terra com perda de canal bastante reduzida, como a maioria do caminho de propagação dos fótons é no espaço vazio com perda insignificante e decoerência.

Um transdisciplinar, equipe multi-institucional de cientistas da Academia Chinesa de Ciências, liderado pelo professor Jian-Wei Pan, passou mais de 10 anos desenvolvendo um satélite sofisticado chamado Micius para experimentos de ciência quântica, que foi lançado com sucesso em 16 de agosto de 2016 em Jiuquan, China, orbitando a uma altitude de ~ 500 km.

O satélite está equipado com três cargas úteis:um transmissor QKD de estado de engodo, uma fonte de fótons emaranhados, e um receptor e analisador de teletransporte quântico. Cinco estações terrestres foram construídas na China para coordenar com o satélite Micius, localizado em Xinglong (perto de Pequim, 40 ° 23'45,12''N, 117 ° 34'38,85''E, altitude 890 m), Nanshan (perto de Urumqi, 43 ° 28'31,66''N, 87 ° 10'36,07''E, altitude 2.028 m), Delingha (37 ° 22'44,43''N, 97 ° 43'37,01 "E, altitude 3153 m), Lijiang (26 ° 41'38,15''N, 100 ° 1'45,55''E, altitude 3233 m), e Ngari no Tibete (32 ° 19'30.07''N, 80 ° 1'34,18''E, altitude 5047 m).

Dentro de um ano após o lançamento, três marcos importantes em direção a uma internet quântica em escala global foram alcançados:QKD de estado-chamariz satélite-solo com taxa de kHz em uma distância de aproximadamente 1200 km (Liao et al. 2017, Nature 549, 43); distribuição de emaranhamento baseada em satélite para dois locais na Terra separados por ~ 1200 km e teste de Bell (Yin et al. 2017, Science 356, 1140), e teletransporte quântico solo-satélite (Ren et al. 2017, Natureza 549, 70). As eficiências de link efetivas no QKD baseado em satélite foram medidas em aproximadamente 20 ordens de magnitudes maiores do que a transmissão direta através de fibras ópticas no mesmo comprimento a 1200 km.

O QKD baseado em satélite foi agora combinado com redes quânticas metropolitanas nas quais as fibras são usadas para conectar muitos usuários dentro de uma cidade com uma escala de distância de aproximadamente 100 km. Por exemplo, a estação de Xinglong agora foi conectada à rede quântica de vários nós metropolitana em Pequim por meio de fibras ópticas. Muito recentemente, o maior backbone de comunicação quântica baseado em fibra foi construído na China pela equipe do professor Pan, ligando Pequim a Xangai (passando por Jinan e Hefei, e 32 relés confiáveis) com um comprimento de fibra de 2.000 km. O backbone usa o protocolo decoy-state QKD e atinge uma taxa de chave segura em todas as passagens de 20 kbps. Ele está sendo testado para aplicativos do mundo real pelo governo, bancos, títulos e companhias de seguros.

O satélite Micius pode ser explorado ainda mais como um relé confiável para conectar convenientemente quaisquer dois pontos na Terra para troca de chaves de alta segurança. No início deste ano, a equipe chinesa implementou o QKD satélite-solo em Xinglong. Depois disso, as chaves seguras foram armazenadas no satélite por duas horas até chegar à estação de Nanshan perto de Urumqi, por uma distância de ~ 2500 km de Pequim. Ao realizar outro QKD entre o satélite e a estação Nanshan, e usando codificação one-time-pad, uma chave segura entre Xinglong e Nanshan foi então estabelecida. Para testar a robustez e versatilidade do Micius, O QKD do satélite para a estação terrestre de Graz, perto de Viena, foi realizado com sucesso em junho como uma colaboração entre o Professor Pan e o grupo do Professor Anton Zeilinger. Futuros experimentos também estão planejados entre a China e Cingapura, Itália, Alemanha, e a Rússia.