A troca de uma chave secreta para criptografar e descriptografar mensagens a uma distância de 1, 120 quilômetros são relatados em Natureza esta semana. Essa conquista é feita usando distribuição de chaves quânticas baseada em emaranhamento, uma técnica de comunicação teoricamente segura. Tentativas anteriores de distribuir chaves quânticas diretamente entre dois usuários terrestres em condições do mundo real alcançaram distâncias de apenas cerca de 100 quilômetros.

A comunicação quântica usa fótons para distribuir com segurança uma "chave secreta" para permitir a troca de mensagens criptografadas. Trabalhos anteriores demonstraram a distribuição da chave quântica ao longo de até 404 quilômetros de fibra óptica enrolada em um laboratório, ou de um satélite para uma estação terrestre até 1, 200 quilômetros de distância. Contudo, a aplicação do mundo real entre dois usuários foi limitada a cerca de 100 quilômetros. Isso é devido a perdas de fótons, que aumentam rapidamente com a distância. Relés confiáveis ​​ou "repetidores" oferecem uma maneira de estender a distância e evitar a perda de fótons, mas as estações de retransmissão apresentam riscos de segurança.

Jian-Wei Pan e seus colegas contornaram a necessidade de repetidores usando um satélite para estabelecer uma ligação segura entre duas estações terrestres na Terra, usando fótons emaranhados. Os fótons emaranhados estão ligados de tal forma que, mesmo quando separados por longas distâncias, os resultados das medições de suas propriedades quânticas estão perfeitamente correlacionados. Dois telescópios, projetado para receber esses sinais quânticos, foram construídos 1, 120 quilômetros de distância em Delingha e Nanshan, na China. Fótons emaranhados produzidos pelo satélite Micius são transmitidos para o solo conforme o satélite passa pelas estações. Embora a distribuição de emaranhamento baseada em satélite tenha sido relatada antes, os autores agora aumentaram sua eficiência de transmissão e reduziram as taxas de erro o suficiente para usar o emaranhamento para transmitir chaves quânticas. Eles mostram que o sistema produz um canal seguro que é resistente a ataques.

Os resultados representam um caminho para redes quânticas globais baseadas em emaranhamento, os autores concluem.