Slanje kvantnih informacija u obliku kbita (quantum komadići) uspješno se provode već godinama. Također, udaljenost prijenosa podataka teško je ometana od drugih čimbenika, poput zakrivljenosti Zemlje. Sada su po prvi puta talijanski znanstvenici izveli uspješnu ručnu jednofotonsku razmjenu između Zemlje i satelita u orbiti s visine od 1485 km. Iako je prijenos ovdje možda ograničen na Zemlji, uporaba satelita uvelike će povećati domet takvog sustava, što će možda započeti eru dugotrajne kvantne komunikacije sa svemirom.
Ključna prednost kvantne komunikacije je ta što je savršeno zaštićen od provale. U svijetu sigurnosno svjesnog prijenosa informacija, mogućnost slanja informacija skrivenih u kvantnim stanjima fotona bila bi vrlo poželjna. Glavni nedostatak slanja kodiranih fotografija ovdje na Zemlji je degradacija podataka jer su fotoni raspršeni od atmosferskih čestica. Trenutni rekord stoji 144 km za kodirani foton koji putuje svojom vidnom linijom bez gubitka kvantnog koda. Ta se udaljenost može povećati ispaljivanjem kodiranih fotona duž optičkih vlakana.
Ali što ako koristite satelite kao čvorove za komuniciranje kodiranih fotona kroz svemir? Pucajući fotone ravno prema gore, potrebno im je samo putovanje kroz 8 km guste atmosfere. Upravo se tome nadao Paolo Villoresi i njegov tim na Odjelu za informatičko inženjerstvo, Sveučilište u Padovi sa suradnicima u drugim institutima u Italiji i Austriji. U stvari, oni su već testirali „jednostruku fotonu razmjenu“ između zemaljske stanice i japanskog eksperimentalnog geodetskog satelita Ajisai s nekim dobrim rezultatima.
“Slabi laserski impulsi koje emitira zemaljska stanica usmjereni su prema satelitu opremljenom retro-reflektorima u obliku kocke. Oni odražavaju mali dio impulsa, s prosjekom manjim od jednog fotona po impulsu usmjerenom na naš prijamnik, koliko je potrebno za kvantnu komunikaciju slabog impulsa."- Iz" Eksperimentalna provjera izvodljivosti kvantnog kanala između Svemira i Zemlje ", Villoresi i sur..
Oni su taj podvig postigli pomoću postojeće tehnologije zasnovane na zemaljskoj laserskoj udaljenosti (u Matera Laser Range Observatory, Italija) za usmjeravanje slabog izvora fotona na Ajisai, sferni zrcalni satelit (na vrhu slike). Kako je snažni laserski snop odredio satelit, on je isključen kako bi slabiji kodirani laser mogao aktivirati impulse podataka. Dva lasera mogu se lako prebaciti da se osigura Ajisai primao je fotone. U opservatoriju je primljen samo mali dio impulsa, i statistički gledano, postignut je zahtjev manjeg od jednog fotona za svaki laserski impuls za kvantnu komunikaciju.
Ovo je prvi korak mnogih prema kvantnoj komunikaciji, a nipošto to ne pokazuje kvantno zapletanje između dva fotona (ovu situaciju vrlo detaljno opisuje jedan od suradnika u posebnoj publikaciji) - sada bi to bio krajnji oblik kvantnog prijenosa podataka!
Izvor: arXiv, blog arXiv
