Invio di informazioni quantistiche sotto forma di qubit (quANTUM bit) sono stati eseguiti con successo per anni. Inoltre, la distanza dei dati trasmessi è gravemente ostacolata da altri fattori come la curvatura della Terra. Ora, per la prima volta, gli scienziati italiani hanno effettuato con successo un finto scambio di singoli fotoni tra la Terra e un satellite in orbita ad un'altitudine di 1485 km. Sebbene la trasmissione possa essere limitata qui sulla Terra, l'uso dei satelliti aumenterà notevolmente la portata di tale sistema, iniziando probabilmente un'era di comunicazione quantistica a lunga distanza con lo spazio.
Il vantaggio principale delle comunicazioni quantistiche è che è perfettamente sicuro dall'essere hackerato. In un mondo di trasmissione di informazioni attente alla sicurezza, sarebbe altamente auspicabile la possibilità di inviare informazioni nascoste negli stati quantistici dei fotoni. Un grave svantaggio dell'invio di foto codificate qui sulla Terra è il degrado dei dati poiché i fotoni sono dispersi dalle particelle atmosferiche. L'attuale record è di 144 km per un fotone codificato che viaggia lungo la sua linea di vista senza perdere il suo codice quantico. Tale distanza può essere aumentata sparando fotoni codificati lungo le fibre ottiche.
E se tu avessi usato i satelliti come nodi per comunicare i fotoni codificati attraverso lo spazio? Sparando i fotoni verso l'alto, devono percorrere solo 8 km di densa atmosfera. Questo è esattamente ciò che Paolo Villoresi e il suo team del Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Padova con i collaboratori di altri istituti in Italia e Austria speravano di ottenere. In effetti, hanno già testato lo "scambio di singoli fotoni" tra una stazione di terra e il satellite geodetico sperimentale giapponese Ajisai con alcuni buoni risultati.
“Gli impulsi laser deboli, emessi dalla stazione a terra, sono diretti verso un satellite dotato di catadiottri ad angolo cubo. Questi riflettono una piccola porzione dell'impulso, con una media di meno di un fotone per impulso diretto al nostro ricevitore, come richiesto per la comunicazione quantistica debole-impulso."- Da" Verifica sperimentale della fattibilità di un canale quantico tra spazio e terra ", Villoresi et al..
Hanno raggiunto questo risultato utilizzando la tecnologia di raggio laser esistente sulla Terra (presso l'Osservatorio Laser Ranging di Matera, Italia) per dirigere una debole fonte di fotoni al Ajisai, satellite sferico speculare (nella foto in alto). Quando il raggio laser potente ha individuato il satellite, è stato spento per consentire al laser codificato più debole di emettere impulsi di dati. I due laser potrebbero essere facilmente commutati per essere sicuri che Ajisai stava ricevendo i fotoni. Solo una minima parte degli impulsi è stata ricevuta all'osservatorio e, statisticamente parlando, è stato raggiunto il requisito di meno di un ritorno di fotone per impulso laser per le comunicazioni quantistiche.
Questo è il primo passo di molti verso le comunicazioni quantistiche e non lo dimostra affatto entanglement quantico tra due fotoni (questa situazione è descritta dettagliatamente da uno dei collaboratori in una pubblicazione separata) - ora quella sarebbe la forma definitiva di trasmissione di dati quantici!
Fonte: arXiv, blog arXiv
