Физиками из канадского Университета Уотерлу был впервые реализован квантовый канал связи для распределения секретных ключей шифрования между летящим самолетом в качестве получателя и наземной станцией в качестве отправителя. В 6 из 14 попыток учёным удалось сгенерировать секретный ключ. Как отмечается, в будущем такая система сможет обеспечить защиту канала связи между наземной станцией и самолётом или спутником.

Современные системы криптографии основаны на существовании секретного ключа, с помощью которого происходит шифрование информации. Без него расшифровка невозможна. Однако ключ можно получить при передаче от одного участника связи к другому, что позволит читать переписку. Чтобы такой перехват был невозможен на уровне законов физики, ученые разработан алгоритм квантового распределения ключа. Он основан на передаче одиночных фотонов, приготовленных в случайном состоянии («ноль» или «единица») и в случайном базисе (в вертикальной/горизонтальной или диагональной поляризации). При попытке злоумышленника измерить поляризацию фотона, произойдет изменение состояния последнего. Это удастся легко отследить отправителю и получателю и отбросить скомпроментированный ключ.

Для этого используются оптические каналы связи – оптоволоконные линии и лазеры, хотя дальность их ограничивается потерями при передаче сигнала. Авторы новой работы продемонстрировали принципиальную возможность квантового распределения ключа между летящим самолетом и наземной станцией. Для приема и передачи сигнальных фотонов физики использовали пару моторизированных телескопов. Приемник был установлен на самолете «Твин оттер», облетавшем наземную станцию по дуге или по прямой линии на высоте 1,6 км. Номинальные расстояния между источником и приемником колебались от 3 до 10 км. В установке были предприняты методы защиты от простейших атак, в том числе, «Троянских коней».

Всего самолет выполнил 14 полетов рядом с наземной станцией со скоростью около 200-250 км/часс. Ровно в половине случаев исследователям удалось установить квантовый канал связи и в шести из них — сгенерировать секретный ключ. Время квантовой связи колебалось от 30 секунд до четырех с половиной минут, максимальный размер секретного ключа составил 867 кбит.