Odesílání kvantové informace ve formě qubits (quantum kousky) byly úspěšně prováděny roky. Rovněž vzdálenosti přenášených dat vážně brání další faktory, jako je křivost Země. Nyní poprvé italští vědci provedli úspěšnou simulovanou výměnu jednotlivých fotonů mezi Zemí a satelitem obíhající v nadmořské výšce 1485 km. Ačkoli zde může být přenos omezen na Zemi, použití satelitů značně zvětší dosah takového systému, možná zahájí éru dálkové kvantové komunikace s vesmírem.
Klíčovou výhodou kvantové komunikace je to, že je dokonale zabezpečeno před hackováním. Ve světě přenosu informací s vědomím bezpečnosti by byla velmi žádoucí možnost zasílání informací skrytých v kvantových stavech fotonů. Hlavní nevýhodou odesílání kódovaných fotografií na Zemi je degradace dat, protože fotony jsou rozptýleny atmosférickými částicemi. Aktuální záznam stojí 144 km, aby se zakódovaný foton pohyboval po své linii vidění, aniž by ztratil svůj kvantový kód. Tuto vzdálenost lze zvětšit vypalováním kódovaných fotonů podél optických vláken.
Ale co když jste použili satelity jako uzly pro komunikaci kódovaných fotonů vesmírem? Střelením fotonů přímo vzhůru potřebují cestovat pouze 8 km husté atmosféry. To je přesně to, v co doufal Paolo Villoresi a jeho tým na Katedře informačního inženýrství na University of Padova se spolupracovníky v jiných ústavech v Itálii a Rakousku. Ve skutečnosti již testovali „výměnu jednoho fotonu“ mezi pozemní stanicí a japonským experimentálním geodetickým satelitem Ajisai s dobrými výsledky.
“Slabé laserové impulzy, vysílané pozemní stanicí, jsou směrovány k satelitu vybavenému reflektory krychlového rohu. Odrážejí malou část pulsu s průměrem méně než jednoho fotonu na puls namířeným do našeho přijímače, jak je vyžadováno pro kvantovou komunikaci s slabými pulzy.“-„ Experimentální ověření proveditelnosti kvantového kanálu mezi vesmírem a zemí “, Villoresi et al..
Dosáhli tohoto výkonu použitím stávající technologie pozemského laserového zaměřování (na observatoři Matera Laser Ranging Observatory, Itálie) k nasměrování slabého zdroje fotonů na Ajisai, sférický zrcadlený satelit (nahoře nahoře). Když výkonný laserový zaměřovací paprsek určil satelit, byl vypnut, aby mohl slabší kódovaný laser vystřelit pulzy dat. Oba lasery lze snadno přepnout, aby se zajistilo, že Ajisai přijímal fotony. Pouze malá část pulzů byla přijata zpět do observatoře a statisticky vzato, pro kvantovou komunikaci byl splněn požadavek na méně než jeden návrat fotonu na laserový impuls.
Toto je první krok mnoha směrem ke kvantové komunikaci a v žádném případě to neprokazuje Kvantové zapletení mezi dvěma fotony (tato situace je popsána velmi podrobně jedním ze spolupracovníků v samostatné publikaci) - nyní by to byla konečná forma přenosu kvantových dat!
Zdroj: arXiv, blog arXiv
