| 우주-지상 통합 양자통신 네트워크 구축 | ||
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  중국과학기술대학교 Pan Jian-wei(潘建偉), Chen Yu-ao(陳宇翱), Peng Cheng-zhi(彭承志) 연구팀은 상하이기술물리연구소 Wang Jian-yu(王建宇) 연구팀, 지난(濟南)양자기술연구원 연구팀 및 중국케이블방송회사 연구팀과 공동으로 양자암호통신 "징후간선(Beijing-Shanghai Mainline)" 및 "모쯔(墨子)호" 양자과학실험위성을 이용하여 세계 최초로 700여 개 지상 광섬유 양자암호키 분배 링크와 2개의 위성-지상 자유공간 고속 양자암호키 분배 링크를 통합한 광역 양자통신 네트워크를 구축함으로써 지상 4,600km 거리, 우주-지상 통합의 대규모, 다중 사용자 양자암호키 분배를 달성하였다. 해당 성과는 광역 양자통신 기술의 실제 응용이 초보적으로 성숙되었음을 입증함과 아울러 양자암호통신 네트워크의 글로벌 커버리지 달성을 위한 든든한 과학기술 기반을 마련했다. 해당 성과는 "Nature"에 게재되었다. 양자암호키 분배는 다양한 통신 채널에 따라 주로 광섬유와 자유공간의 두 가지 달성 방법이 있다. 광섬유 양자암호키 분배 기술은 채널의 안정성이 우수하고 온도, 습도, 날씨 등 환경요인의 영향을 쉽게 받지 않지만 광섬유 고유의 감쇠 특성으로 인해 광섬유 양자암호키 분배의 전송 거리는 100Km급으로 제한된다. 자유공간 양자암호키 분배는 대기층과 우주의 자유 공간을 전송 매질로 하며 광자는 자유 공간에서 저손실 특성을 가지기 때문에 위성 플랫폼 기반으로 1,000Km 이상급의 양자암호키 분배가 가능하다. 2017년 8월말에 검수에 통과된 "징후간선"은 총 길이가 2,000Km로 세계 최장거리의 신뢰성 있는 중계 방식에 기반한 양자암호키 분배 간선이다. 이미 금융, 전력, 정부업무 등 150여 개 산업 사용자가 접속하였다. 연구팀은 고속 양자암호키 분배, 고속 고효율 단일광자 감지, 신뢰성 있는 중계 전송 및 대규모 양자 네트워크 제어 및 모니터링 등 핵심 기술을 파악하였다. 보안성 테스트 결과, "징후간선"은 기존에 알려진 모든 양자 해커 공격을 막을 수 있으며 암호키 분배량은 1.2만 명 이상 사용자의 동시 사용을 지원할 수 있다. "모쯔호"는 2016년 8월에 성공적으로 발사되어 예정된 3가지 과학적 목표를 모두 달성했다. "모쯔호"는 허베이(河北)성 싱룽(興隆) 지상국과 광 링크를 구축하였으며 1.2Km 통신 거리에서 위성 대 지상 양자암호키의 전송 효율은 동 거리 지상 광섬유 채널보다 20개 단위수 더 높다. 최근, 연구팀은 난산(南山) 지상국에서 초당 47.8kb의 단일궤도 위성 대 지상국 양자암호키 생성 속도를 달성했는데, 이는 기존 작업보다 약 40배 높다. 또한 위성과 지상 사이의 안전 코딩 거리를 1,200Km에서 2,000Km로 연장하였고 지상국의 피치각 스팬은 거의 하늘 전체를 덮을 수 있으며 채널 손실은 중-고궤도 위성과 지상 간의 손실과 비슷하다. 따라서, 향후 중-고궤도 위성의 양자통신 응용을 위한 실험적 기반을 마련했다. 2019년에 중국 국가전망유한회사는 "모쯔호"에 기반하여 베이징에서 신장(新疆)까지 2,600Km의 양자암호키 분배 채널을 구축하여 전력 통신 데이터의 암호화 전송을 달성하였으며 최초로 위성-지상 양자통신 실제 업무 수행의 엔지니어링 가능성을 검증했다. 정보출처 : https://www.cas.cn/cm/202101/t20210107_4773805.shtml |
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