Lähetetään kvanttitietoja kviteinä (quantum bitit) on toteutettu menestyksekkäästi vuosien ajan. Myös muut tekijät, kuten maan kaarevuus, haittaavat tiedonsiirron etäisyyttä vakavasti. Nyt ensimmäistä kertaa italialaiset tutkijat ovat suorittaneet onnistuneen yhdenfotonin mallinvaihdon maan ja satelliitin välillä, joka kiertää 1485 km: n korkeudessa. Vaikka tiedonsiirtoa voidaan rajoittaa täällä maan päällä, satelliittien käyttö lisää huomattavasti tällaisen järjestelmän etäisyyttä, mahdollisesti aloittaen pitkän matkan kvanttiviestinnän aikakauden avaruuden kanssa.
Kvanttikommunikaation tärkein etu on, että se on täysin suojattu hakkeroinnilta. Turvallisuustiedonsiirron maailmassa mahdollisuus lähettää fotonien kvanttiloihin piilotettua tietoa olisi erittäin toivottavaa. Suurin haittapuoli koodattujen valokuvien lähettämiselle tänne maan päällä on datan pilaantuminen, koska ilmakehän hiukkaset hajottavat fotonit. Nykyinen ennätys on 144 km: n päässä koodatusta fotonista, joka kulkee näkölinjaa pitkin menettämättä kvanttikoodiaan. Tätä etäisyyttä voidaan lisätä polttamalla koodattuja fotoneja optisia kuituja pitkin.
Mutta entä jos käyttäisit satelliitteja solmuina kommunikoidaksesi koodattuja fotoneja avaruuden kautta? Ammuttamalla fotoneja suoraan ylöspäin, niiden tarvitsee kulkea vain 8 km: n tiheän ilmakehän läpi. Tätä juuri Paolo Villoresi ja hänen tiiminsä Padovan yliopiston tietotekniikan laitokselta toistensa kanssa yhteistyössä muiden instituutioiden kanssa Italiassa ja Itävallassa toivoivat saavuttavan. Itse asiassa he ovat jo testanneet ”yhden fotonin vaihtoa” maa-aseman ja japanilaisen kokeellisen geodeettisen satelliitin välillä. Ajisai hyvien tulosten kanssa.
“Maan päällä olevan aseman lähettämät heikot laserpulssit ohjataan kohti satelliittia, joka on varustettu kuutio-kulmaheijastimilla. Ne heijastavat pientä osaa pulssista, keskimäärin vähemmän kuin yksi fotoni pulssia kohti, joka on suunnattu vastaanottimeemme, kuten vaimean pulssin kvanttiviestinnässä vaaditaan.”-” Avaruuden ja maan välisen kvantikanavan toteutettavuuden kokeellisesta todentamisesta ”, Villoresi et ai..
He saavuttivat tämän saavutuksen käyttämällä olemassa olevaa maapallolla sijaitsevaa lasersäteilytekniikkaa (Matera Laser Ranging Observatory, Italia) ohjaamaan heikko fotonilähde Ajisai, pallomainen peilattu satelliitti (kuvassa top). Kun voimakas lasersäde osoitti satelliittia, se sammutettiin, jotta heikompi koodattu laser pystyi ampumaan datapulsseja. Kaksi laseria voidaan helposti vaihtaa ollakseen varma Ajisai vastaanotti fotoneja. Vain pieni osa pulsseista vastaanotettiin takaisin observatoriossa, ja tilastollisesti sanottuna saavutettiin vähemmän kuin yhden fotonin paluu laserpulssia kohti kvanttikommunikaatioon.
Tämä on monien ensimmäinen askel kohti kvanttiviestintää, eikä se missään tapauksessa osoita kvantti takertuminen kahden fotonin välillä (tätä tilannetta kuvailee yksityiskohtaisesti yksi yhteistyökumppaneista erillisessä julkaisussa) - nyt se olisi kvantitiedonsiirron lopullinen muoto!
Lähde: arXiv, arXiv-blogi
