การส่งข้อมูลควอนตัมในรูปของ qubits (คูantum เกร็ด) ได้รับการดำเนินการประสบความสำเร็จมานานหลายปี นอกจากนี้ระยะทางของการส่งข้อมูลจะถูกขัดขวางอย่างรุนแรงจากปัจจัยอื่น ๆ เช่นความโค้งของโลก ตอนนี้เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีได้ทำการจำลองการแลกเปลี่ยนโฟตอนเดี่ยวที่ประสบความสำเร็จระหว่างโลกกับดาวเทียมที่โคจรที่ระดับความสูง 1485 กม. แม้ว่าการส่งสัญญาณอาจถูก จำกัด ที่นี่บนโลกการใช้ดาวเทียมจะเพิ่มช่วงของระบบดังกล่าวอย่างมากซึ่งอาจเริ่มต้นยุคของการสื่อสารควอนตัมทางไกลกับพื้นที่
ข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับการสื่อสารควอนตัมคือมันปลอดภัยอย่างสมบูรณ์จากการถูกแฮ็ก ในโลกแห่งการรับส่งข้อมูลที่คำนึงถึงความปลอดภัยความเป็นไปได้ในการส่งข้อมูลที่ซ่อนอยู่ในสถานะโฟตอนของควอนตัมจะเป็นที่ต้องการอย่างมาก ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของการส่งภาพถ่ายที่เข้ารหัสบนโลกนี้คือความเสื่อมของข้อมูลเนื่องจากโฟตอนถูกกระจายโดยอนุภาคในชั้นบรรยากาศ ระเบียนปัจจุบันอยู่ที่ 144 กม. สำหรับโฟตอนที่เข้ารหัสเพื่อเดินทางไปตามแนวสายตาโดยไม่สูญเสียรหัสควอนตัม ระยะทางดังกล่าวสามารถเพิ่มได้โดยการยิงโฟตอนที่เข้ารหัสตามเส้นใยแสง
แต่ถ้าคุณใช้ดาวเทียมเป็นโหนดในการสื่อสารโฟตอนที่เข้ารหัสผ่านอวกาศ โดยการยิงโฟตอนตรงพวกเขาต้องการเพียงการเดินทางผ่าน 8 กิโลเมตรของบรรยากาศหนาแน่น นี่คือสิ่งที่เปาโลวิโอเรซีและทีมของเขาที่ภาควิชาวิศวกรรมข้อมูลมหาวิทยาลัยปาโดวาร่วมกับผู้ประสานงานในสถาบันอื่น ๆ ในอิตาลีและออสเตรียหวังว่าจะบรรลุผล ในความเป็นจริงพวกเขาได้ทดสอบ“ การแลกเปลี่ยนโฟตอนเดียว” ระหว่างสถานีภาคพื้นดินกับดาวเทียม Geodetic ทดลองของญี่ปุ่น Ajisai ด้วยผลลัพธ์ที่ดีบางอย่าง
“พัลส์เลเซอร์ที่อ่อนแอซึ่งปล่อยออกมาจากสถานีภาคพื้นดินจะถูกส่งตรงไปยังดาวเทียมที่ติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณแบบมุมลูกบาศก์ สิ่งเหล่านี้สะท้อนถึงส่วนเล็ก ๆ ของชีพจรโดยมีค่าเฉลี่ยโฟตอนน้อยกว่าหนึ่งต่อพัลส์ที่ส่งไปยังเครื่องรับของเราตามที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารควอนตัมจาง ๆ” - จาก“ การตรวจสอบความเป็นไปได้ของช่องควอนตัมระหว่างอวกาศกับโลก”, Villoresi et al..
พวกเขาบรรลุผลสำเร็จโดยใช้เทคโนโลยีการยิงเลเซอร์บนพื้นโลกที่มีอยู่ (ที่ Matera Laser Ranging Observatory, อิตาลี) เพื่อควบคุมแหล่งโฟตอนที่อ่อนแอ Ajisaiดาวเทียมดาวเทียมทรงกลม (ภาพด้านบน) ในขณะที่ลำแสงเลเซอร์อันทรงพลังสามารถระบุตำแหน่งของดาวเทียมได้จึงถูกปิดเพื่อให้เลเซอร์เข้ารหัสที่อ่อนแอกว่าสามารถยิงพัลส์ของข้อมูลได้ เลเซอร์สองอันสามารถเปลี่ยนได้อย่างง่ายดายเพื่อให้แน่ใจว่า Ajisai ได้รับโฟตอน มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของพัลส์ที่ได้รับกลับมาที่หอดูดาวและจากการพูดเชิงสถิติความต้องการของการส่งคืนโฟตอนน้อยกว่าหนึ่งต่อโฟลพัลส์เลเซอร์สำหรับการสื่อสารควอนตัมก็ทำได้
นี่เป็นขั้นตอนแรกของหลาย ๆ คนที่มีต่อการสื่อสารควอนตัมและมันก็ไม่ได้แสดงให้เห็นถึง ควอนตัมพัวพัน ระหว่างสองโฟตอน (สถานการณ์นี้มีการอธิบายอย่างละเอียดโดยหนึ่งในผู้ทำงานร่วมกันในสิ่งพิมพ์ที่แยกต่างหาก) - ตอนนี้จะเป็นรูปแบบสูงสุดของการส่งข้อมูลควอนตัม!
ที่มา: arXiv, บล็อก arXiv
