Generel

Undersøgelse bekræfter global kvantekommunikation er en mulighed


Kvantefysik, en relativt nyere videnskabelig disciplin i forhold til mange andre, har beskæftiget sig med at bekræfte eksistensen af ​​nogle af de mindste partikler, der komponerer alt omkring os.

Efterhånden som det 21. århundrede fortsætter, skubber integrerede virkeligheder som kvantecomputering grænserne endnu længere; stadig er det mest transformerende område i fremtiden og derover at anvende nogle af principperne for etablering af forskellige globale netværk.

Nu deler et team af forskere i Italien resultaterne af en milepælundersøgelse, der testede muligheden for at gennemføre kvantekommunikation mellem en jordstation og to høj-kredsende globale navigationssatellitsystemer (GNSS).

Ikke alene nåede de succesfuldt deres mål, men den opnåede udveksling af enkelt fotoniveau var i en afstand på over 20.000 km.

Et dramatisk første trin

Dette er første gang en sådan udveksling er sket mellem to forskellige satellitter: undersøgelsen involverede Space Geodesy Center fra den italienske rumfartsorganisation og den russiske GLONASS-konstellation.

Denne forbedrede metode giver mange fordele, da "satellitter med høj kredsløb udgør en stor teknologisk udfordring på grund af de store diffraktionstab i den optiske kanal, og den eksperimentelle undersøgelse af sådanne kvantekanaler stadig mangler," understregede holdet.

Som medforfatter professor Paolo Villoresi forklarede, tillod eksperimentet forskerne at lære værdifuld information om, hvordan man udfører fremtidigt arbejde med satellitter med høj kreds:

"Vores eksperiment brugte de passive retro-reflektorer monteret på satellitterne. Ved at estimere kanalens faktiske tab kan vi evaluere karakteristikaene for både en dedikeret kvantanyttelast og en modtagende jordstation."

Etablering af et globalt kvantenetværk

Som Dr. Giuseppe Vallone, University of Padova Department of Information Engineering Assistent Professor og studie co-lead author aktier, vil opbygningen af ​​et globalt kvantenetværk dramatisk påvirke alle samfundssektorer:

"Satellitbaserede teknologier muliggør en bred vifte af civile, videnskabelige og militære applikationer som kommunikation, navigation og timing, teledetektion, meteorologi, rekognoscering, søgning og redning, rumforskning og astronomi.

Kernen i disse systemer er at transmittere information og data fra satellitter i kredsløb til jordstationer på Jorden. Beskyttelse af disse kanaler mod en ondsindet modstander er derfor afgørende for både militære og civile operationer. "

Det er et stort skridt i bestræbelserne på at opbygge solide kapaciteter til at støtte satellitbaseret kvantekommunikation (QC).

"QC kunne også tilbyde interessante løsninger til GNSS-sikkerhed til både satellit-til-jord- og inter-satellitforbindelser, som kunne give nye og ubetinget sikre protokoller til autentificering, integritet og fortrolighed af udvekslede signaler," co-lead author Professor Paolo Villoresi kommenterede.

Selvom dette er en historisk først, bygger det fart i dette nye område. Som Dr. Giuseppe Bianco, direktør for Space Geodesy Center for den italienske rumfartsorganisation og medforfatter, sagde "Den enkelt fotonudveksling med en GNSS-satellit er et vigtigt resultat for både videnskabelige og anvendelsesmæssige perspektiver.

Det passer perfekt ind i den italienske køreplan for Space Quantum Communications, og det er den seneste præstation i vores samarbejde med University of Padua, som er i konstant fremgang siden 2003. "

Detaljer om undersøgelsen fremgår af en artikel med titlen "Mod kvantekommunikation fra det globale navigationssatellitsystem", som blev offentliggjort den 20. december i Kvantevidenskab og teknologi tidsskrift.


Se videoen: Kvantemekanik - let at forstå (Oktober 2021).