Nakatala ang Rekord na Quantum Encryption Link Sa Pamamagitan ng Micro-Satellites

Isang Bagong Panahon para sa Quantum Encryption

Encryption of transmitted data is an ever-growing concern as more and more critical functions are dependent on safe and secure data links. In the context of military, diplomatic, or even business data, secure does not only mean ensuring that no one accesses the data but also to be able to know if any third party is even trying to eavesdrop.

Ang pag-encrypt ng ipinadalang data ay patuloy na lumalaking alalahanin dahil mas marami at mas kritikal na mga gawain ang umaasa sa ligtas at seguradong mga data link. Sa konteksto ng militar, diplomasya, o kahit na negosyo, ang pagiging ligtas ay hindi lamang nangangahulugang walang makakakuha ng data kundi pati na rin ang kakayahang malaman kung may sinumang ikatlong partido na sinusubukang makinig.

Ito ay isang bagay na partikular na dinisenyo ng quantum encryption, kung saan ang anumang panghihimasok ay awtomatikong natutuklasan dahil sa mga pangunahing batas ng quantum physics (tingnan sa ibaba).

Gayunpaman, ang pamamahala ng pangmatagalang transmisyon ng quantum encryption ay historically na mahirap, na naglilimita sa kapakinabangan ng teknolohiya.

Mukhang problema na ito ng nakaraan, dahil nagawa ng mga mananaliksik na Tsino na lumikha ng quantum satellite link na 12,900 km (8,000 milya) sa pagitan ng Tsina at South Africa.

Ang tagumpay na ito ay nakuha sa pamamagitan ng isang napakalaking kolaboratibong pagsisikap na nagtipon ng mga mananaliksik mula sa Hefei National Laboratory, Chinese Academy of Sciences, Jinan Institute of Quantum Technology, Beijing Electronics Science and Technology Institute, Stellenbosch University (South Africa), CAS Quantum Network Co. Ltd, at Quantum CTek Co. Ltd.

Ang mga resulta ay inilathala sa Nature¹, sa pamagat na “Microsatellite-based real-time quantum key distribution”.

Paliwanag sa Quantum Encryption

Quantum encryption, or quantum key distribution (QKD), is not an encryption that relies on quantum computing capacities (this would be called quantum cryptography).

Ang quantum encryption, o quantum key distribution (QKD), ay hindi isang encryption na nakasalalay sa kakayahan ng quantum computing (ito ay tinatawag na quantum cryptography).

Ang ginagawa ng quantum encryption ay lumikha ng mga encryption key upang magbigay ng kumpidensyalidad, gamit ang mga solong photon upang ilipat at i-encode ang mga susi.

Ang nagpapakilala sa teknik na ito ay ang katotohanang ang mga solong photon ay hindi maaaring ma-intercept, makopya, o masukat nang hindi binabago ang kanilang quantum state. Ito ay ganap na imposibleng baguhin, dahil isang matibay na patakaran na ang pagmamasid sa mga quantum particle ay magdudulot ng pagbabago sa kanilang katangian.

Pinagmulan: Quside

Bilang resulta, tiyak para sa dalawang nag-uusap na gumagamit na walang sinuman ang sumusubok na ma-access ang susi, lalo na kung magtagumpay pa man.

Ginagawa nitong teknik na napakalakas na opsyon para sa mahahalagang ligtas na transmisyon ng data, lalo na para sa mga layunin ng pambansang seguridad.

Hindi ito bagong ideya, dahil ang konsepto ay batay sa gawa mula noong 1984, ngunit ngayon lamang ito inilalapat sa malawak na sukat. Ang pamamaraan ay hindi talaga naglilipat ng data kundi ito ay susi lamang upang i-decrypt ang data na ipinapadala sa karaniwang paraan.

(Nakaraang) Mga Limitasyon ng Quantum Encryption

Until now, quantum encryption required a very elaborate set of dedicated infrastructure, with dedicated optical fibers.

Hanggang ngayon, ang quantum encryption ay nangangailangan ng napaka-komplikadong dedikadong imprastruktura, kasama ang mga dedikadong optical fiber.

Ito ay isang larangan kung saan nangunguna ang Tsina, na may 2,000 km na terrestrial fiber-based quantum network na nag-uugnay ng 32 pinagkakatiwalaang node sa mga pangunahing lungsod, mula Beijing hanggang Shanghai. Ang proyektong ito ay isinagawa sa ilalim ng patnubay ng kilalang quantum physicist na si Prof. Jian-Wei Pan, isa sa mga pinuno ng pinakabagong pag-unlad sa quantum encryption.

Ang lapit na ito ay lubos na naiiba sa Amerikano, kung saan mas pinipili ng NSA ang mga alternatibong teknolohiya.

Itinuturing ng NSA ang quantum-resistant (o post-quantum) cryptography bilang mas matipid at madaling mapanatiling solusyon kaysa sa quantum key distribution. Dahil sa lahat ng mga kadahilanang ito, hindi sinusuportahan ng NSA ang paggamit ng QKD o QC upang protektahan ang komunikasyon sa National Security Systems at hindi inaasahang magbibigay ng sertipikasyon o pag-apruba sa anumang QKD o QC security product para sa paggamit ng mga kustomer ng NSS maliban kung malalampasan ang mga limitasyong ito.

Sa pangkalahatan, ang quantum encryption ay lubos na nakabatay sa hardware at hindi nababago, at hindi maaaring ipatupad sa software o bilang isang serbisyo sa isang network. Ginagawa rin nitong mahirap ang integrasyon nito sa ibang mga network, o ang mga pag-upgrade.

Paglilipat ng Quantum Encryption sa Kalawakan

Pagtatayo sa mga Nakaraang Pagsisikap

This limitation linked to the optical fiber network, a massive infrastructure project, is being lifted by moving toward satellite-based quantum encryption instead.

Ang limitasyong ito na kaugnay ng optical fiber network, isang napakalaking proyekto ng imprastruktura, ay nilulutas sa pamamagitan ng paglipat patungo sa satellite-based quantum encryption.

The first step was an experimental setup from the project Quantum Experiments at Space Scale (QUESS). It included the satellite Micius (Chinese: 墨子), in collaboration with the University of Vienna.

Ang unang hakbang ay isang eksperimental na setup mula sa proyektong Quantum Experiments at Space Scale (QUESS). Kabilang dito ang satelayt na Micius (Chinese: 墨子), sa pakikipagtulungan sa University of Vienna.

Micius previously managed 7,600 km of satellite-based intercontinental quantum links, with assistance from a laser communications experiment on the Chinese Tiangong-2 space laboratory module (the Chinese space station).

Dati nang pinamunuan ng Micius ang 7,600 km ng satellite-based intercontinental quantum links, na may tulong mula sa isang laser communications experiment sa Chinese Tiangong-2 space laboratory module (ang Chinese space station).

This was a good way to demonstrate the concept was even possible. However, this prototype has yet to prove that it could be done with elements needed for a practical deployment: small, lightweight satellites, portable ground stations, and real-time secure key exchange.

Ito ay isang magandang paraan upang ipakita na posible ang konsepto. Gayunpaman, ang prototype na ito ay hindi pa napapatunayan na maaaring gawin gamit ang mga elementong kailangan para sa praktikal na pag-deploy: maliliit, magaan na satelayt, portable na ground station, at real-time na secure key exchange.

The South African side of this study was led by Pr. Francesco Petruccione, who developed one of the world’s first fiber-optic quantum communication networks in Durban, South Africa.

Ang South African na bahagi ng pag-aaral na ito ay pinamunuan ni Pr. Francesco Petruccione, na nag-develop ng isa sa mga unang fiber-optic quantum communication network sa mundo sa Durban, South Africa.

Pinagmulan: Stellenbosch University

“Ang matagumpay na demonstrasyon ng quantum satellite technology ay matibay na naglalagay sa South Africa bilang isang mahalagang manlalaro sa mabilis na umuunlad na pandaigdigang ekosistema ng quantum technology.

Pr. Francesco Petruccione

Ang Bentahe ng Komunikasyon sa Pamamagitan ng mga Satelayt

The biggest advantage of using satellites for this sort of encrypted communication is that it is not reliant on a preexisting and dedicated optical fiber network.

Ang pinakamalaking bentahe ng paggamit ng mga satelayt para sa ganitong uri ng encrypted communication ay hindi ito nakasalalay sa isang umiiral at dedikadong optical fiber network.

This allows the system to be widely deployed instead of just limited to an expensive and only domestic system of optic fibers.

Pinapayagan nito ang sistema na malawakang i-deploy sa halip na limitado lamang sa isang magastos at tanging domestic na sistema ng optic fibers.

An extra bonus is that this technological feat was achieved by using only micro-satellites with a payload of only 23 kg (50 pounds). For reference, the somewhat small Starlink satellites are weighing 800kg (1,760 pounds) each.

Isang karagdagang bonus ay ang teknolohikal na tagumpay na ito ay naabot gamit lamang ang mga micro-satellites na may payload na 23 kg (50 pounds). Bilang sanggunian, ang medyo maliliit na Starlink satellites ay may bigat na 800kg (1,760 pounds) bawat isa.

Pinagmulan: Reuters 

So, it would be very easy to deploy a massive constellation of these devices without many orbital launches.

Kaya, magiging napakadali na mag-deploy ng napakalaking konstelasyon ng mga aparatong ito nang hindi nangangailangan ng maraming orbital launch.

The portable ground station weighs about 100 kilograms, which makes them easy to transport and implement anywhere.

Ang portable na ground station ay may bigat na humigit-kumulang 100 kilograms, na ginagawang madali itong i-transport at i-implement kahit saan.

Mga Limitasyon ng Komunikasyon sa Pamamagitan ng Satelayt

Because the communication relies on photons, it is highly dependent on weather conditions. Cloudy days, or even when the satellite is aligned with the Sun, can hinder the process.

Dahil ang komunikasyon ay nakasalalay sa mga photon, ito ay lubos na apektado ng kondisyon ng panahon. Ang maulap na mga araw, o kahit kapag ang satelayt ay naka-align sa araw, ay maaaring makahadlang sa proseso.

So, most likely, this is not a technology that can be used in any conditions all the time. It is nevertheless an impressive achievement. And potentially, the use of photons in other frequencies less affected by the weather (like microwaves) could be a logical next step to implement.

Kaya, malamang, hindi ito teknolohiyang magagamit sa anumang kondisyon sa lahat ng oras. Gayunpaman, ito ay isang kahanga-hangang tagumpay. At posibleng, ang paggamit ng mga photon sa ibang mga frequency na hindi gaanong apektado ng panahon (tulad ng microwaves) ay maaaring maging lohikal na susunod na hakbang na ipatupad.

Gaano Kainam ang Resulta?

The climate impact of this technology was one reason for picking Stellenbosch, with its ideal environmental conditions of clear skies and low humidity. In these conditions, the sharing of up to 1.07 million bits of secure keys was achieved during a single satellite pass.

Ang epekto ng klima sa teknolohiyang ito ay isa sa mga dahilan kung bakit pinili ang Stellenbosch, dahil sa perpektong kondisyon ng kapaligiran nito na malinaw na kalangitan at mababang halumigmig. Sa mga kondisyong ito, naipamahagi ang hanggang 1.07 million bits ng secure keys sa isang beses na pagdaan ng satelayt.

The communication was also bidirectional, allowing for secure communication in real-time. So this is a success that solved all the previous limitations of the Micius prototype, including the weight of the satellite and station useful real-time exchanges.

Ang komunikasyon ay bidirectional din, na nagbibigay-daan sa secure na komunikasyon sa real-time. Kaya’t ito ay isang tagumpay na nalutas ang lahat ng nakaraang limitasyon ng prototype na Micius, kabilang ang bigat ng satelayt at istasyon na kapaki-pakinabang para sa real-time na palitan.

Another thing the system demonstrates is that it can transfer one-time pad encryption of images. So even if at a later date, the quantum encryption cannot be transferred, like with bad weather, once the key has been transferred, data could still be decrypted, despite the 12,900 kilometers distance.

Isa pang ipinapakita ng sistema ay na maaari nitong ilipat ang one-time pad encryption ng mga imahe. Kaya kahit na sa susunod na panahon, ang quantum encryption ay hindi maaaring ilipat, tulad ng sa masamang panahon, kapag nailipat na ang susi, ang data ay maaari pa ring i-decrypt, sa kabila ng 12,900 kilometro na distansya.

Mga Aplikasyon

The first applications are likely for national security and military applications, as these are the foremost consumers of unbreakable, highly-secured encryption services.

Ang mga unang aplikasyon ay malamang para sa pambansang seguridad at militar, dahil sila ang pangunahing konsumer ng hindi matitinag, lubos na seguradong mga serbisyo ng encryption.

However, this should not be the end point of this technology. A large constellation of satellites could perform the transfer of the encryption keys for commercial consumers as well. This can include tech companies, financial firms, crypto exchanges, etc.

Gayunpaman, hindi ito dapat maging huling punto ng teknolohiyang ito. Ang isang malaking konstelasyon ng mga satelayt ay maaaring magsagawa ng paglipat ng mga encryption key para sa mga komersyal na konsumer din. Kasama rito ang mga kumpanyang teknolohikal, mga financial firm, mga crypto exchange, atbp.

However, this level of security is, for now, unlikely to be used by most Internet users, as it will still be very technical and more expensive than other encryption methods.

Gayunpaman, ang antas ng seguridad na ito ay, sa ngayon, malabong magamit ng karamihan sa mga gumagamit ng Internet, dahil ito ay magiging napaka-teknikal at mas mahal kaysa sa ibang mga pamamaraan ng encryption.

The quantum encryption market is expected to grow by an astonishing 38.3% from 2024 to 2030, from $518M.

Inaasahang lalaki ang pamilihan ng quantum encryption ng kamangha-manghang 38.3% mula 2024 hanggang 2030, mula $518M.

Pinagmulan: Grand View Research

Overall, this means that a new and ubiquitous layer of space telecommunication could be added soon, not one of broadband Internet like Starlink, but point-to-point, impossible-to-spy-on secure encryption.

Sa pangkalahatan, nangangahulugan ito na isang bagong at laganap na layer ng space telecommunication ay maaaring maidagdag sa lalong madaling panahon, hindi katulad ng broadband Internet tulad ng Starlink, kundi point-to-point, hindi matutulungan na secure encryption.

As this network only transfers the encryption key, not actual data, it could be a powerful way to improve the safety of encryption of satellite telecommunications.

Dahil ang network na ito ay naglilipat lamang ng encryption key, hindi ng aktwal na data, maaari itong maging isang makapangyarihang paraan upang mapabuti ang kaligtasan ng encryption ng satellite telecommunications.

The next step will also be testing geostationary satellites, as this would radically improve the transfer rate of encryption keys.

Ang susunod na hakbang ay susubukan din ang mga geostationary satellite, dahil ito ay magpapabuti nang malaki sa bilis ng paglipat ng mga encryption key.

It would also make more sense in the long term for a commercial system, as ultra-low latency linked to low-Earth orbit is not so required for quantum encryption.

Mas magiging makatuwiran din ito sa pangmatagalan para sa isang komersyal na sistema, dahil ang ultra-low latency na kaugnay ng low-Earth orbit ay hindi gaanong kailangan para sa quantum encryption.

Kumpanya ng Quantum Encryption

Arqit Quantum Inc

Ang Arquit ay isang tagapagtustos ng “quantum-safe symmetric key agreement encryption platform”.

Sa mas simpleng salita, mga aparato na nagbibigay ng encryption na ligtas mula sa pag-unlad ng quantum computing.

Ang mga produkto ng kumpanya ay sumusunod sa mga pamantayan ng NSA, pati na rin sa maraming iba pang pamantayan sa cybersecurity at cryptography.

Kasama sa mga kliyente ng Arquit ang karamihan sa pinakamalalaking kumpanya sa cybersecurity at network, kabilang ang Fortinet, Juniper Network, Intel, Adtran, atbp.

Ang kaugnay na software ay maaaring i-integrate sa karamihan ng mga OEM (Original Equipment Manufacturer) vendor at ito ay cloud-based.

Pinagmulan: Arquit

Kinilala ng industriya ang teknolohiyang ito bilang nangunguna sa kalidad ng encryption, na nanalo ng National Cyber Awards at Cyber Security Software Company of the Year Award sa Cyber Security Awards. Nanalo rin ito ng CTO Outstanding Technology Award para sa secure 5G solution sa Mobile World Congress.

Sa kabila ng kahanga-hangang listahan ng mga kliyente, partner, at parangal, ang Arquit ay isa pa ring bagong kumpanya, na may lamang $293,000 na kita noong 2024.

Gayunpaman, hindi ito sumasalamin sa tunay na halaga ng kumpanya, dahil inaasahan nitong makakuha ng mga kontrata na nagkakahalaga ng sampu-sampung milyong dolyar mula sa gobyerno at pribadong kumpanya sa malapit na hinaharap:

Karamihan sa mga kontrata ay limitadong lisensya para sa demonstrasyon at integration testing ng symmetric key agreement software ng Arqit.

Sa naunang anunsyo, ang Arqit ay ginawaran ng multi-year enterprise license contract sa rehiyon ng EMEA para sa isang government end user na inaasahang magdudulot ng pitong digit na taunang recurring revenue sa kabuuan. Bago matapos ang fiscal year 2024, natapos ang kontrata. Inaasahang magsisimula ang pagbuo ng kita sa kasalukuyang fiscal period.

Similarly, Sparkle launched in 2024 its “Network as a Service (NaaS) Product Suite with Quantum-Safe over Internet, using Arquit products.

Kasama ang cash position na $18.7M sa katapusan ng 2024, ang mga paparating na kontrata ay naglalagay sa Arquit sa posisyon na mabilis na umunlad mula sa pagiging pre-revenue startup, na nagpapawalang-sala sa 9-digit na valuasyon nito.

Pinakabagong Balita sa Arqit Quantum Inc.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Li, Y., Cai, WQ., Ren, JG. et al. Microsatellite-based real-time quantum key distribution. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08739-z}