Odesílání kvantových informací ve formě qubitů (quantumbitů) se úspěšně provádějí již léta. Vypalování nerozluštitelných paketů kvantových dat (nebo kvantových stavů) přes fotony však může zprávu degradovat, protože fotony cestují hustou atmosférou. Také vzdálenost přenášených dat je vážně omezována dalšími faktory, jako je zakřivení Země. Nyní italští vědci poprvé provedli úspěšnou simulovanou výměnu jednoho fotonu mezi Zemí a satelitem obíhajícím ve výšce 1485 km. Přestože zde na Zemi může být přenos omezen, použití satelitů značně zvýší dosah takového systému, což možná zahájí éru kvantové komunikace na velké vzdálenosti s vesmírem.
Klíčovou výhodou kvantové komunikace je, že je dokonale zabezpečená před hackery. Ve světě přenosu informací s vědomím bezpečnosti by byla možnost posílat informace skryté v kvantových stavech fotonů vysoce žádoucí. Hlavní nevýhodou posílání zakódovaných fotografií sem na Zemi je degradace dat, protože fotony jsou rozptylovány atmosférickými částicemi. Současný rekord činí 144 km, kdy zakódovaný foton cestuje podél své viditelnosti, aniž by ztratil svůj kvantový kód. Tato vzdálenost může být zvýšena vypalováním zakódovaných fotonů podél optických vláken.
Ale co kdybyste použili satelity jako uzly pro komunikaci kódovaných fotonů vesmírem? Tím, že vystřelí fotony přímo nahoru, stačí jim projít 8 km hustou atmosférou. Přesně to doufal Paolo Villoresi a jeho tým na katedře informačního inženýrství Univerzity v Padově se spolupracovníky z jiných ústavů v Itálii a Rakousku. Ve skutečnosti již testovali „výměnu jednoho fotonu“ mezi pozemní stanicí a japonským experimentálním geodetickým satelitem.Ajisais nějakými dobrými výsledky.
'Slabé laserové pulsy, vysílané pozemní stanicí, jsou nasměrovány na družici vybavenou retroreflektory s krychlovými rohy. Ty odrážejí malou část pulsu, s průměrem méně než jedním fotonem na puls směřujícím do našeho přijímače, jak je požadováno pro slabou pulzní kvantovou komunikaci.' - Z ' Experimentální ověření proveditelnosti kvantového kanálu mezi vesmírem a Zemí “, Villoresia kol..
Tohoto úspěchu dosáhli použitím stávající technologie laserového zaměřování na Zemi (na Matera Laser Ranging Observatory, Itálie) k nasměrování slabého zdroje fotonů naAjisai, sférický zrcadlový satelit (vyobrazený top). Když silný laserový paprsek zaměřoval satelit, byl vypnut, aby mohl slabší zakódovaný laser vystřelit pulsy dat. Dva lasery lze pro jistotu snadno přepnoutAjisaipřijímal fotony. Pouze nepatrný zlomek pulzů byl přijat zpět na observatoř a statisticky vzato bylo dosaženo požadavku na méně než jeden návrat fotonu na laserový pulz pro kvantovou komunikaci.
Toto je první krok z mnoha směrem ke kvantové komunikaci a v žádném případě to nedokazujeKvantové zapletenímezi dvěma fotony (tato situace je velmi podrobně popsána jedním ze spolupracovníků v samostatné publikaci ) – nyní by to byla konečná forma přenosu kvantových dat!
Zdroj: arXiv , blog arXiv