Ученые доказали возможность передачи квантовых сигналов с Земли на спутник

Новое исследование показало, что возможно передавать квантово-запутанные частицы света с Земли на орбитальный спутник — подход, который ранее считался неосуществимым.

Это открытие преодолевает значительные барьеры в современных квантовых спутниковых коммуникациях. Наземные станции могут использовать больше мощности, проще в обслуживании и способны генерировать более сильные сигналы, что открывает путь для создания будущих квантовых компьютерных сетей с использованием спутников-ретрансляторов.

Исследование «Quantum entanglement distribution via uplink satellite channels», проведенное профессором Саймоном Девиттом, профессором Александром Солнцевым и командой из Технологического университета Сиднея, опубликовано в журнале Physical Review Research.

«Идея заключается в том, чтобы запустить две отдельные частицы света с разных наземных станций к спутнику на орбите в 500 км над Землей, движущемуся со скоростью около 20 000 км/ч, так, чтобы они встретились идеально и подверглись квантовой интерференции. Возможно ли это?» — говорит профессор Девитт.

Моделирование с учетом реальных факторов — фоновой засветки от Земли, отраженного солнечного света от Луны, атмосферных эффектов и неидеального совмещения оптических систем — показало, что «восходящий» канал связи осуществим.

Исследователи предполагают, что концепцию можно проверить в ближайшем будущем с помощью дронов или приемников на воздушных шарах, прокладывая путь для будущих квантовых сетей между странами и континентами с использованием малых спутников на низкой орбите.

«Квантовый интернет — это нечто совершенно иное по сравнению с текущими криптографическими приложениями. Нужно значительно больше фотонов — больше пропускной способности — для соединения квантовых компьютеров», — пояснил профессор Девитт.

Метод «восходящего» канала может обеспечить такую пропускную способность. Спутнику нужен лишь компактный оптический блок для интерференции входящих фотонов, а не сложное квантовое оборудование для генерации триллионов фотонов в секунду, что снижает стоимость и размеры системы.