W Chinach uczeni opracowali rozwiązanie z naprowadzającym wiązkę fotonów laserem, umożliwiającym teleportację fotonową na odległość aż 97 kilometrów. System skonstruowany na podobnej zasadzie, zastosowany do komunikacji satelitarnej może ułatwić powstanie stałego kwantowego łącza satelitarnego.
Teleportacja fotonowa, opierająca się na zjawisku splątania kwantowego, umożliwiającego jednoczesne istnienie dwóch obiektów kwantowych nawet oddzielonych przestrzennie, może zostać wykorzystana w komunikacji. Od 2004 roku prowadzone są próby z wykorzystaniem splątania kwantowego w tzw. kryptografii kwantowej, w której każda ingerencja w treść informacji oznacza zmianę stanu fotonów, a więc powiadomienie odbiorcy, że przekaz został przechwycony.
Jednak trudności w przesyłaniu splątanych fotonów na dystansie ponad 1 km – m.in. zmieniają one stan w trakcie przekazu kablem światłowodowym – powoduje, iż metoda ta jest zawodna. Obecnie zespoły naukowców prowadzą próby z dalekosiężną teleportacją fotonów poprzez otwartą przestrzeń, co umożliwiłoby tworzenie stałej komunikacji kwantowej.
Zespół naukowców University of Science and Technology w Szanghaju w Chinach, pod kierownictwem prof. Juan Yin, zdołali teleportować splatane fotony na dystansie 97 km, poprzez jezioro leżące obok stanowiska badawczego.
Największym problemem w przypadku takich teleportacji jest szerokość wiązki urządzenia transmisyjnego – zwykle lasera dużej mocy. Im wiązka szersza i mniej skoncentrowana, tym więcej fotonów „gubi cel” i zmienia stan w trakcie przekazu.
Naukowcy użyli dwóch laserów. Pierwszy z nich o mocy 1,3 W, stanowił zespół naprowadzania i sterował wiązką drugiego. Dzięki temu dało się przekazać 1100 fotonów w 4 godziny na dystans 97 km. Podobnego sposobu w tłumieniu kanału przekazu używa się już obecnie w komunikacji satelitarnej, kiedy trzeba przekazać wiązkę fotonów ściśle do systemu optycznego o średnicy 20 cm znajdującego się na orbicie o wysokości 500 km.
Jak twierdzi prof. Yin, można więc na bazie podobnego rozwiązania stworzyć mechanizm zestawiania stałego komunikacyjnego kwantowego łącza satelitarnego. Umożliwiłoby to także zastosowanie kryptografii kwantowej i stworzenie bezpiecznego łącza satelitarnego, z którego zaszyfrowanego przekazu nie można byłoby rozłamać. Problemem jest szybkość transferu i szerokość pasma w takim łączu. Konkurencją mogą być także budowane wzmacniacze kwantowe do tworzenia podobnych naziemnych łącz komunikacyjnych. Jednak odkrycie zespołu prof.Yin wykazuje, że kwantowy system satelitarny jest możliwy do stworzenia kilkunastoletniej perspektywie czasowej.
poleca:
Studentnews.pl