Kvantuminformációk küldése kvitek formájában (quantum bit) évek óta sikeresen végrehajtják. Az adatok továbbításának távolságát más tényezők, például a Föld görbülete is súlyosan akadályozzák. Az olasz tudósok most először hajtottak végre egyszeres foton cserét a Föld és egy 1485 km tengerszint feletti körüli műhold között. Noha az átvitel itt a Földön korlátozott lehet, a műholdak használata jelentősen megnöveli egy ilyen rendszer hatókörét, valószínűleg kezdve a távolsági kvantumkommunikáció korszakát az űrrel.
A kvantumkommunikáció legfontosabb előnye, hogy tökéletesen biztonságos a feltörésektől. A biztonságtudatos információátvitel világában nagyon kívánatos lenne a fotonok kvantumállapotaiba rejtett információk küldésének lehetősége. A kódolt fényképek itt a Földön történő küldésének egyik legnagyobb hátránya az adatok romlása, mivel a fotonokat a légköri részecskék szétszórják. A jelenlegi rekord 144 km-en áll, hogy egy kódolt foton a látóvonal mentén haladjon el kvantumkódjának elvesztése nélkül. Ezt a távolságot megnövelheti kódolt fotonok optikai szálak mentén történő égetése.
De mi van, ha műholdakat használunk csomópontokként a kódolt fotonok térben történő kommunikálására? A fotonok egyenes felvételével csak 8 km-es sűrű atmoszférán kell keresztülmenniük. Pontosan ezt remélte Paolo Villoresi és csapata a Padova Egyetem Informatikai Tanszékén, más olasz és ausztriai intézetek munkatársaival. Valójában már tesztelték az „egy foton cserét” egy földi állomás és a japán kísérleti geodéziai műholdas között Ajisai néhány jó eredménnyel.
“A földi állomás által kibocsátott gyenge lézerimpulzusok egy kocka-sarok visszatükrözővel felszerelt műhold felé irányulnak. Ezek tükrözik az impulzus kis részét, átlagban kevesebb, mint egy foton impulzusonként egy vevőnkhöz irányítva, amire szükség van a gyenge impulzus kvantumkommunikációhoz.”-„ Az űr és a föld közötti kvantumcsatorna megvalósíthatóságának kísérleti ellenőrzése ”, Villoresi et al..
Ezt a teljesítményt a már meglévő földi lézersugárzási technológiának (a Matera Laser Ranging Observatory, Olaszország) felhasználásával érték el, hogy egy gyenge fotonforrást irányítsanak a Ajisai, gömb tükrözött műhold (a képen látható tetején). Mivel az erős lézeres távolságú sugár pontosan megmutatta a műholdat, azt kikapcsolták, hogy a gyengébben kódolt lézer adatimpulzusokat tüzelhessen. A két lézer könnyen átkapcsolható, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a Ajisai a fotonokat kapta. Az impulzusoknak csak egy apró részét vették vissza az obszervatóriumban, és statisztikai szempontból a kvantumkommunikációhoz lézerimpulzusonként kevesebb mint egy fotonvisszatérés követelményét teljesítették.
Ez a sok lépés első lépése a kvantumkommunikáció felé, és egyáltalán nem bizonyítja a kvantum összefonódás két foton között (ezt a helyzetet nagyon részletesen írja le az egyik közreműködő külön kiadványban) - ez most a kvantum-adatátvitel végső formája!
Forrás: arXiv, arXiv blog
