Kvantu informācijas nosūtīšana kvītu veidā (kvantum biti) ir veiksmīgi veikti gadiem ilgi. Datu pārraides attālumu nopietni kavē arī citi faktori, piemēram, Zemes izliekums. Tagad itāļu zinātnieki pirmo reizi ir veikuši veiksmīgu viena fotona apmaiņu starp Zemi un satelītu, kas riņķo 1485 km augstumā. Kaut arī pārraide šeit uz Zemes var būt ierobežota, satelītu izmantošana ievērojami palielinās šādas sistēmas darbības rādiusu, iespējams, sākot tālsatiksmes kvantu komunikācijas laikmetu ar kosmosu.
Kvantu komunikāciju galvenā priekšrocība ir tā, ka tā ir pilnīgi droša pret uzlaušanu. Drošības ziņā informācijas pārraides pasaulē ļoti vēlama ir iespēja nosūtīt informāciju, kas paslēpta fotonu kvantu stāvokļos. Kodētu fotoattēlu sūtīšanas uz Zemes būtisks trūkums ir datu pasliktināšanās, jo fotonus izkliedē atmosfēras daļiņas. Pašreizējais rekords ir 144 km attālumā, lai kodēts fotons varētu ceļot pa redzes līniju, nezaudējot kvantu kodu. Šo attālumu var palielināt, apdedzinot kodētus fotonus gar optiskajām šķiedrām.
Bet ko tad, ja kā mezglus izmantojāt satelītus, lai komunicētu kodētos fotonus caur kosmosu? Fotografējot fotonus taisni uz augšu, tiem jābrauc tikai cauri 8 km blīvai atmosfērai. Tas ir tieši tas, ko cerēja panākt Paolo Villoresi un viņa komanda Padovas Universitātes Informācijas inženierijas katedrā ar līdzstrādniekiem citos institūtos Itālijā un Austrijā. Patiesībā viņi jau ir pārbaudījuši “viena fotona apmaiņu” starp zemes staciju un Japānas eksperimentālo ģeodēzisko satelītu Ajisai ar dažiem labiem rezultātiem.
“Vāji lāzera impulsi, kurus izstaro uz zemes esošā stacija, tiek novirzīti uz satelītu, kas aprīkots ar kuba stūra retroreflektoriem. Tie atspoguļo nelielu impulsa daļu ar vidēji mazāk nekā vienu fotonu vienā impulsā, kas vērsts uz mūsu uztvērēju, kā nepieciešams vājā impulsa kvantu sakariem.”- No“ Kvantu kanāla starp kosmosu un Zemi iespējamības eksperimentāla pārbaude ”, Villoresi un citi..
Viņi to sasniedza, izmantojot esošo uz zemes bāzēto lāzera diapazona tehnoloģiju (Matera lāzera diapazona novērošanas centrā, Itālijā), lai novirzītu vāju fotonu avotu uz Ajisai, sfērisks spoguļsatelīts (attēlā augšpusē). Tā kā jaudīgais lāzera attāluma stars precīzi norādīja satelītu, tas tika izslēgts, lai vājāk kodētais lāzers varētu izšaut datu impulsus. Lai pārliecinātos, ka abus lāzerus var viegli pārslēgt Ajisai uztvēra fotonus. Tikai neliela daļa impulsu tika saņemti atpakaļ observatorijā, un, statistiski runājot, tika sasniegta prasība pēc kvantu sakariem mazāk par vienu fotona atdevi uz lāzera impulsu.
Šis ir pirmais solis daudzu virzienā uz kvantu komunikāciju, un tas nekādā ziņā neliecina par kvantu sapīšanās starp diviem fotoniem (šo situāciju ļoti detalizēti aprakstījis viens no līdzstrādniekiem atsevišķā publikācijā) - tagad tas būtu kvantu datu pārraides galīgais veids!
Avots: arXiv, arXiv emuārs
