Kvantový skok: signály ze Země do vesmíru jsou nyní možné
Vědci dlouho snili o vytvoření kvantového internetu – sítě tak zabezpečené, že by její data byla nezranitelná. Ale jeden kritický detail se zdál nemožný: poslat propletené částice světla ze Země na obíhající satelity. Nyní vědci věří, že tato bariéra byla překonána.
Zapletené fotony jsou jako malá vesmírná dvojčata; měření jednoho okamžitě ovlivňuje druhého, bez ohledu na vzdálenost mezi nimi. Tato „zlověstná akce na dálku“, jak ji Einstein brilantně nazval, je klíčem k vytvoření kvantové komunikace odolné proti hackerům. V současné době můžeme tyto propletené fotony vysílat z satelitů na pozemní stanice, ale jejich odeslání opačným směrem bylo považováno za nemožné kvůli nestabilitě signálu při cestování zemskou atmosférou.
Nová práce týmu vědců z University of Technology Sydney (UTS) tento předpoklad zpochybňuje. Jejich výzkum ukazuje, že přenos kvantových signálů ze Země do vesmíru je proveditelný, což zpochybňuje to, co se dříve považovalo za limity fyziky.
„Simulovali jsme, jak se dva jednotlivé fotony vystřelené z různých pozemních stanic přesně srazí se satelitem obíhajícím 500 kilometrů nad Zemí,“ vysvětluje Simon Devitt, fyzik UTS zapojený do studie. “Tato “schůzka” by mohla způsobit kvantovou interferenci.”
Model zohlednil četné problémy reálného světa: atmosférické podmínky, rozptýlené světlo, odraz slunečního světla od Měsíce – dokonce i nedokonalosti v optickém zařízení používaném k zaměřování. Výsledky překvapivě ukázaly, že podmíněný kanál může fungovat.
Proč na tom záleží: Kvantový internet je blíž, než si myslíme
Proč je tedy tento průlom tak významný? Představte si globální síť poháněnou nezranitelnou kvantovou komunikací. To je příslib kvantového internetu.
Dnes družice generují páry propletených fotonů a posílají je na Zemi. Zatímco jejich odeslání nahoru je technicky možné, dělat to z pozemních stanic dává větší smysl.
Pozemní zařízení má sílu potřebnou k vytvoření bilionů těchto fotonových párů za sekundu – mnohem více, než dokáže satelit. Tyto propletené fotony jsou pak posílány do satelitů pro šíření v širších sítích.
„Satelit vyžaduje pouze kompaktní optickou jednotku, která interferuje s příchozími fotony a přenáší výsledek,“ vysvětluje Devitt. “K vytvoření všech těch fotonů nepotřebuje složité, energeticky náročné přístroje.” Tento přístup radikálně snižuje náklady i velikost, díky čemuž je kvantová internetová infrastruktura praktičtější.
Studie uznává, že tento systém bude zpočátku nejlépe fungovat v noci, přičemž se bude vyhýbat rušení slunečním zářením. Pečlivá kalibrace však může prodloužit denní výkon. Toto omezení je krokem, nikoli nepřekonatelnou překážkou.
“Budoucí testy by mohly jako přijímače používat drony nebo balóny,” navrhuje Devitt. „Blížíme se k tomu, aby se z kvantového propletení stala komodita jako elektřina – pro uživatele neviditelná, ale napájející sítě zítřka.“
Vývoj této obousměrné kvantové komunikace otevírá vzrušující možnosti pro bezpečný přenos dat a distribuované kvantové výpočty v budoucnosti.
