Afsendelse af kvanteoplysninger i form af qubits (quantum bits) er blevet udført med succes i årevis. Afstanden til transmission af data hæmmes også hårdt af andre faktorer, såsom jordens krumning. For første gang har italienske videnskabsfolk gennemført en vellykket spot-fotonudveksling mellem Jorden og en satellit, der kredser i en højde af 1485 km. Selvom transmission kan være begrænset her på Jorden, vil brugen af satellitter i høj grad øge rækkevidden for et sådant system, muligvis begynde en æra med langdistansekvante kommunikation med rummet.
Den vigtigste fordel ved kvantekommunikation er, at det er helt sikkert fra at blive hacket. I en verden med sikkerhedsbevidst informationstransmission ville muligheden for at sende information, der er skjult i fotonernes kvantetilstander, være meget ønskelig. En stor ulempe ved at sende kodede fotos her på Jorden er nedbrydning af data, da fotonerne er spredt af atmosfæriske partikler. Den nuværende rekord står på 144 km for en kodet foton til at rejse langs sin synslinje uden at miste sin kvantekode. Denne afstand kan øges ved at skyde kodede fotoner langs optiske fibre.
Men hvad nu hvis du brugte satellitter som noder til at kommunikere de kodede fotoner gennem rummet? Ved at skyde fotonerne lige op, har de kun brug for at rejse gennem 8 km tæt atmosfære. Dette er nøjagtigt, hvad Paolo Villoresi og hans team ved Institut for Informationsteknologi, University of Padova sammen med samarbejdspartnere på andre institutter i Italien og Østrig håbede at nå. Faktisk har de allerede testet ”single-photon exchange” mellem en jordstation og den japanske eksperimentelle geodetiske satellit Ajisai med nogle gode resultater.
“Svage laserpulser, der udsendes fra den jordbaserede station, er rettet mod en satellit udstyret med terninghovedretroreflektorer. Disse reflekterer en lille del af pulsen med et gennemsnit på mindre end én foton pr. Puls rettet til vores modtager, som krævet til den svage puls-kvantekommunikation.”- Fra“ Eksperimentel verifikation af gennemførligheden af en kvantekanal mellem rum og jord ”, Villoresi et al..
De opnåede dette resultat ved at bruge eksisterende jordbaseret laserudvidelsesteknologi (ved Matera Laser Ranging Observatory, Italien) til at dirigere en svag kilde til fotoner mod Ajisai, sfærisk spejlet satellit (afbildet top). Idet den kraftfulde laserstråle, der identificerede satellitten, blev den slukket for at give den svagere kodede laser mulighed for at fyre dataimpulser. De to lasere kunne let skiftes for at være sikre på Ajisai modtog fotonerne. Kun en lille brøkdel af impulserne blev modtaget tilbage på observatoriet, og statistisk set blev kravet om mindre end et fotonretur pr. Laserpuls til kvantekommunikation opnået.
Dette er det første skridt for mange mod kvantekommunikation, og det demonstrerer på ingen måde kvanteforvikling mellem to fotoner (denne situation er beskrevet detaljeret af en af samarbejdspartnerne i en separat publikation) - nu ville det være den ultimative form for kvantedatatransmission!
Kilde: arXiv, arXiv blog
