Квантовую связь с Землей на орбиту впервые удалось реализовать учёные

Новости МирТесен

Учёные впервые в мире подтвердили возможность передачи квантовых пучков света с Земли на орбиту. Это достижение, демонстрирующее функциональность восходящих каналов связи, является важным этапом в развитии глобальной квантовой сети. Ранее квантовая связь со спутниками осуществлялась только посредством нисходящих каналов, когда световые частицы передаются из космоса на наземные станции для организации сверхзащищённых линий связи.

Согласно исследованию, проведённому специалистами из Технологического университета Сиднея, подобные световые пучки можно эффективно передавать не только в пространстве, но и с Земли в космос. По словам профессора Александра Солнцева, современные квантовые спутники создают запутанные пары частиц на орбите, после чего каждую частицу пары направляют на отдельные наземные станции. Ранее этот способ, преимущественно используемый в криптографии для создания секретных ключей с использованием лишь нескольких фотонов, считался единственным приемлемым.

Первоначально от идеи использования восходящего канала отказались, поскольку специалисты считали, что из-за потерь сигнала, помех и рассеивания он не сможет функционировать. Однако профессор Девитт и его коллеги разработали и представили метод, опровергающий это предположение. В основе подхода лежит одновременная отправка двух отдельных фотонов с двух различных наземных станций на спутник, расположенный на высоте 500 км и движущийся со скоростью примерно 20 000 км/ч, чтобы они взаимодействовали и подвергались квантовой интерференции. Моделирование, учитывающее реальные условия, такие как фоновое излучение от Земли, отражённый солнечный свет от Луны, атмосферные воздействия и несовершенство оптических систем, показало, что создание восходящего канала связи возможно.

Учёные утверждают, что данная концепция может послужить основой для создания квантовых сетей будущего, распространяющихся на различные географические области, с использованием компактных спутников на низкой орбите. Канал восходящей связи обладает достаточной пропускной способностью, необходимой для квантовых сетей, поскольку для обработки входящих фотонов спутникам потребуется лишь небольшие оптические модули, без необходимости установки громоздкого оборудования для генерации квантового света. Это позволяет создать систему, которая будет значительно легче, экономичнее и удобнее в реализации. В перспективе, исследователи считают, что квантовая запутанность станет такой же фундаментальной услугой, как электричество, функционируя в фоновом режиме и обеспечивая работу устройств и сетей нового поколения.

Исследование было в научном журнале Physical Review Research.