Отправка квантовой информации в виде кубитов (Цюйantum биты) были успешно проведены в течение многих лет. Кроме того, расстояние передачи данных сильно ограничено другими факторами, такими как кривизна Земли. Теперь впервые итальянские ученые провели успешный экспериментальный однофотонный обмен между Землей и спутником, находящимся на орбите на высоте 1485 км. Хотя передача здесь может быть ограничена на Земле, использование спутников значительно увеличит радиус действия такой системы, возможно, начав эру междугородной квантовой связи с космосом.
Основным преимуществом квантовой связи является то, что она абсолютно защищена от взлома. В мире безопасной передачи информации возможность отправки информации, скрытой в квантовых состояниях фотонов, была бы крайне желательна. Основным недостатком отправки зашифрованных фотографий сюда на Землю является ухудшение качества данных, поскольку фотоны рассеиваются атмосферными частицами. Текущий рекорд составляет 144 км для закодированного фотона, чтобы путешествовать вдоль его прямой видимости, не теряя свой квантовый код. Это расстояние может быть увеличено путем запуска кодированных фотонов вдоль оптических волокон.
Но что, если вы использовали спутники в качестве узлов для передачи закодированных фотонов через пространство? Стреляя фотонами прямо вверх, им нужно пройти только 8 км плотной атмосферы. Это именно то, что Паоло Виллорези и его команда на факультете информационного машиностроения Университета Падуи с коллегами из других институтов в Италии и Австрии надеялись достичь. Фактически, они уже проверили «однофотонный обмен» между наземной станцией и Японским экспериментальным геодезическим спутником. Ajisai с некоторыми хорошими результатами.
“Слабые лазерные импульсы, испускаемые наземной станцией, направлены на спутник, оборудованный угловыми отражателями в виде куба. Они отражают небольшую часть импульса, в среднем менее одного фотона на импульс, направляемый на наш приемник, как требуется для квантовой связи слабых импульсов.- Из «Экспериментальной проверки выполнимости квантового канала между Космосом и Землей», Виллорези и другие..
Они достигли этого подвига, используя существующую технологию лазерной локации на Земле (в Лазерной обсерватории Матера, Италия), чтобы направить слабый источник фотонов на Ajisaiсферический зеркальный спутник (на фото сверху). Когда мощный лазерный дальномер определил спутник, он был отключен, чтобы позволить слабому кодированному лазеру запускать импульсы данных. Два лазера можно легко переключить, чтобы убедиться, что Ajisai получал фотоны. Только крошечная часть импульсов была получена обратно в обсерваторию, и, по статистике, для квантовой связи было достигнуто требование возврата менее одного фотона на лазерный импульс.
Это первый шаг многих к квантовой коммуникации, и он никоим образом не демонстрирует квантовая запутанность между двумя фотонами (эта ситуация подробно описана одним из сотрудников в отдельной публикации) - теперь это будет конечной формой передачи квантовых данных!
Источник: arXiv, блог arXiv
