Αποστολή κβαντικών πληροφοριών με τη μορφή qubits (τετantum κομμάτια) έχουν πραγματοποιηθεί με επιτυχία εδώ και χρόνια. Επίσης, η απόσταση μετάδοσης δεδομένων παρεμποδίζεται σοβαρά από άλλους παράγοντες, όπως η καμπυλότητα της Γης. Τώρα, για πρώτη φορά, οι Ιταλοί επιστήμονες πραγματοποίησαν μια επιτυχημένη πλαστή ανταλλαγή μονό-φωτονίου μεταξύ της Γης και ενός δορυφόρου σε τροχιά σε υψόμετρο 1485 χλμ. Αν και η μετάδοση μπορεί να περιοριστεί εδώ στη Γη, η χρήση δορυφόρων θα αυξήσει σημαντικά το εύρος ενός τέτοιου συστήματος, ξεκινώντας πιθανώς μια εποχή κβαντικής επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων με το διάστημα.
Το βασικό πλεονέκτημα των κβαντικών επικοινωνιών είναι ότι είναι απόλυτα ασφαλές από το να παραβιαστεί. Σε έναν κόσμο μετάδοσης πληροφοριών με επίγνωση της ασφάλειας, θα ήταν ιδιαίτερα επιθυμητή η δυνατότητα αποστολής πληροφοριών κρυμμένων στις κβαντικές καταστάσεις των φωτονίων. Ένα σημαντικό μειονέκτημα της αποστολής κωδικοποιημένων φωτογραφιών εδώ στη Γη είναι η υποβάθμιση των δεδομένων καθώς τα φωτόνια είναι διάσπαρτα από ατμοσφαιρικά σωματίδια. Η τρέχουσα εγγραφή ανέρχεται στα 144 χλμ. Για ένα κωδικοποιημένο φωτονίο να ταξιδεύει κατά μήκος της οπτικής του όψης χωρίς να χάνει τον κβαντικό κωδικό του. Αυτή η απόσταση μπορεί να αυξηθεί πυροδοτώντας κωδικοποιημένα φωτόνια κατά μήκος οπτικών ινών.
Τι γίνεται όμως αν χρησιμοποιούσατε δορυφόρους ως κόμβους για να επικοινωνήσετε τα κωδικοποιημένα φωτόνια μέσω του διαστήματος; Με τη λήψη των φωτονίων κατ 'ευθείαν προς τα πάνω, χρειάζονται μόνο 8 χιλιόμετρα πυκνής ατμόσφαιρας. Αυτό ακριβώς ήθελαν να επιτύχουν ο Paolo Villoresi και η ομάδα του στο Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής του Πανεπιστημίου της Πάντοβα με συνεργάτες σε άλλα ινστιτούτα της Ιταλίας και της Αυστρίας. Στην πραγματικότητα, έχουν ήδη δοκιμάσει την «ανταλλαγή ενός φωτονίου» μεταξύ ενός σταθμού εδάφους και του Ιαπωνικού πειραματικού γεωδαιτικού δορυφόρου Ajisai με μερικά καλά αποτελέσματα.
“Οι αδύναμοι παλμοί λέιζερ, που εκπέμπονται από τον επίγειο σταθμό, κατευθύνονται προς έναν δορυφόρο εξοπλισμένο με ανακλαστήρες με γωνίες κύβου. Αυτά αντανακλούν ένα μικρό μέρος του παλμού, με μέσο όρο λιγότερο από ένα φωτονίο ανά παλμό που κατευθύνεται στον δέκτη μας, όπως απαιτείται για την κβαντική επικοινωνία αμυδρού-παλμού."- Από την" Πειραματική επαλήθευση της σκοπιμότητας ενός κβαντικού καναλιού μεταξύ Διαστήματος και Γης ", Villoresi et αϊ..
Αυτό πέτυχαν αυτό το επίτευγμα χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα τεχνολογία εύρους λέιζερ με βάση τη Γη (στο Matera Laser Ranging Observatory, Ιταλία) για να κατευθύνουν μια αδύναμη πηγή φωτονίων στο Ajisai, δορυφορικός καθρεφτισμένος δορυφόρος (απεικονίζεται κορυφή). Καθώς η ισχυρή ακτίνα λέιζερ εντοπίζει τον δορυφόρο, απενεργοποιήθηκε για να επιτρέψει στο ασθενέστερο κωδικοποιημένο λέιζερ να πυροδοτήσει παλμούς δεδομένων. Τα δύο λέιζερ θα μπορούσαν εύκολα να αλλάξουν για να είναι σίγουροι Ajisai έλαβε τα φωτόνια. Μόνο ένα μικρό κλάσμα των παλμών λήφθηκε πίσω στο παρατηρητήριο και, στατιστικά, η απαίτηση για λιγότερη από μία επιστροφή φωτονίων ανά παλμό λέιζερ για κβαντικές επικοινωνίες επιτεύχθηκε.
Αυτό είναι το πρώτο βήμα πολλών προς την κβαντική επικοινωνία, και σε καμία περίπτωση δεν δείχνει το κβαντική εμπλοκή μεταξύ δύο φωτονίων (αυτή η κατάσταση περιγράφεται με μεγάλη λεπτομέρεια από έναν από τους συνεργάτες σε ξεχωριστή δημοσίευση) - τώρα αυτό θα ήταν η απόλυτη μορφή κβαντικής μετάδοσης δεδομένων!
Πηγή: arXiv, arXiv blog
