Надсилання квантової інформації у вигляді кубітів (кваantum біт) успішно проводяться роками. Також відстань передачі даних сильно заважає іншим факторам, таким як кривизна Землі. Зараз вперше італійські вчені здійснили успішний макет однофотонного обміну між Землею та супутником на орбіті на висоті 1485 км. Хоча передача може бути обмежена тут, на Землі, використання супутників значно збільшить дальність такої системи, можливо, почавши епоху міжміського квантового зв'язку з космосом.
Ключовою перевагою квантових комунікацій є те, що він абсолютно захищений від злому. У світі безпечної передачі інформації можливість надсилання інформації, прихованої у квантових станах фотонів, була б дуже бажаною. Основним недоліком надсилання закодованих фотографій сюди на Землю є деградація даних, оскільки фотони розпорошуються атмосферними частинками. Поточний рекорд стоїть на 144 км для закодованого фотона, який рухатиметься по своїй лінії зору, не втрачаючи свого квантового коду. Ця відстань може бути збільшена вистріленням закодованих фотонів вздовж оптичних волокон.
Але що робити, якщо ви використовували супутники як вузли для передачі закодованих фотонів через космос? Знімаючи фотони прямо вгору, їм потрібно проїхати лише 8 км щільної атмосфери. Саме цього сподівалися досягнути Паоло Віллоресі та його команда на кафедрі інформаційної інженерії Падуя з співробітниками інших інститутів Італії та Австрії. Насправді вони вже протестували «однофотонний обмін» між наземною станцією та японським експериментальним геодезичним супутником Аджисай з деякими хорошими результатами.
“Слабкі лазерні імпульси, що випромінюються наземною станцією, спрямовані до супутника, обладнаного кутовими кутовими ретрорефлекторами. Вони відображають невелику частину імпульсу, в середньому менше одного фотона на імпульс, спрямований на наш приймач, як це потрібно для квантового зв'язку слабкого імпульсу."- З" Експериментальна перевірка доцільності квантового каналу між Космосом і Землею ", Віллоресі та ін..
Вони досягли цього подвигу, використовуючи існуючу на Землі технологію лазерного діапазону (в обсерваторії лазерного діапазону Матера, Італія), щоб направити слабке джерело фотонів у Аджисай, сферичний дзеркальний супутник (на фото зверху). Оскільки потужний лазерний промінь визначав супутник, його було вимкнено, щоб дозволити слабкому закодованому лазеру стріляти імпульсами даних. Два лазера можна було легко перемикати, щоб бути впевненим Аджисай отримував фотони. Лише крихітна частка імпульсів була отримана назад в обсерваторії, і, статистично кажучи, було досягнуто вимоги менше одного повернення фотонів на лазерний імпульс для квантових комунікацій.
Це перший крок багатьох до квантових комунікацій, і це аж ніяк не демонструє квантове заплутування між двома фотонами (цю ситуацію дуже докладно описав один із співпрацівників в окремій публікації) - тепер це було б вищою формою квантової передачі даних!
Джерело: arXiv, блог arXiv
