Trimiterea informațiilor cuantice sub formă de qubits (quAntum biți) au fost realizate cu succes de ani buni. De asemenea, distanța de transmitere a datelor este grav împiedicată de alți factori, cum ar fi curbura Pământului. Acum, pentru prima dată, oamenii de știință italieni au efectuat un schimb de succes cu un singur foton între Mământ și un satelit orbitând la o altitudine de 1485 km. Deși transmisia poate fi restricționată aici pe Pământ, utilizarea sateliților va crește foarte mult raza de acțiune a unui astfel de sistem, începând posibil o eră de comunicare cuantică pe distanțe lungi cu spațiul.
Avantajul esențial al comunicărilor cuantice este că este perfect sigur de a fi hacked. Într-o lume de transmitere a informațiilor conștientă de securitate, posibilitatea de a trimite informații ascunse în stările cuantice ale fotonilor ar fi de dorit. Un dezavantaj major al transmiterii fotografiilor codificate aici pe Pământ este degradarea datelor, întrucât fotonii sunt împrăștiați de particulele atmosferice. Recordul actual se ridică la 144 km pentru ca un foton codat să călătorească de-a lungul liniei sale de vedere, fără a-și pierde codul cuantic. Această distanță poate fi mărită prin tragerea fotonilor codați de-a lungul fibrelor optice.
Dar dacă ai folosi sateliți ca noduri pentru a comunica fotonii codificați prin spațiu? Prin tragerea fotonilor drept în sus, ei nu au nevoie decât să parcurgă 8 km de atmosferă densă. Acest lucru este exact ceea ce sperau Paolo Villoresi și echipa sa de la Departamentul de Inginerie Informatică, Universitatea din Padova, cu colaboratori în alte institute din Italia și Austria. De fapt, ei au testat deja „schimbul de fotoni” între o stație la sol și satelitul geodezic experimental japonez Ajisai cu câteva rezultate bune.
“Impulsurile laser slabe, emise de stația de la sol, sunt direcționate către un satelit echipat cu retroreflectoare cu colț cub. Acestea reflectă o porțiune mică a pulsului, cu o medie de mai puțin de un foton per puls direcționat către receptorul nostru, așa cum este necesar pentru comunicarea cuantică cu impulsuri slabe.”- Din„ Verificarea experimentală a fezabilității unui canal cuantic între spațiu și Pământ ”, Villoresi și colab..
Acestea au reușit să folosească tehnologia existentă cu laser bazată pe Pământ (la Observatorul Matera Ranging Laser, Italia) pentru a direcționa o sursă slabă de fotoni la Ajisai, satelit cu oglindă sferică (imagine de sus). Deoarece puternicul fascicul cu laser a identificat satelitul, acesta a fost oprit pentru a permite laserului codat mai slab să tragă impulsuri de date. Cele două lasere pot fi comutate cu ușurință pentru a fi sigur că Ajisai primea fotonii. Doar o mică parte din impulsuri au fost primite înapoi la observator și, statistic vorbind, a fost atinsă cerința de mai puțin de un foton de retur pe puls cu laser pentru comunicații cuantice.
Acesta este primul pas al multora către comunicările cuantice și nu demonstrează în niciun caz legatura cuantica între doi fotoni (această situație este descrisă în detaliu de unul dintre colaboratori într-o publicație separată) - acum aceasta ar fi forma finală de transmitere cuantică a datelor!
Sursa: arXiv, blogul arXiv
