Laikui bėgant mokslas dažnai perrašo ribas tarp to, kas neįmanoma ir kas tampa realybe. Naujausias to pavyzdys, tyrimas, parodantis, kad kvantinių signalų perdavimas iš Žemės į palydovą gali būti įmanomas.
Jei ši technologija būtų įgyvendinta, tai galėtų atverti kelią daug didesniems ir galingesniems kvantiniams ryšių tinklams.
Šiandien jau įmanoma perduoti susietas šviesos daleles (fotonus) iš palydovų į Žemėje esančias stotis. Tačiau iki šiol manyta, kad perduoti šiuos kvantinius signalus priešinga kryptimi, iš Žemės į kosmosą, yra per daug sudėtinga dėl stabilumo ir atmosferos trukdžių.
Tačiau mokslininkų komanda iš Sidnėjaus technologijos universiteto (UTS) sukūrė išsamų modelį, pagrįstą kvantinės sąsajos (angl. entanglement swapping) principu. Jis įvertina realias atmosferos sąlygas, palydovo judėjimą bei galimus trikdžius, tokius kaip aplinkos šviesa ar foninis triukšmas.
Remiantis šiuo modeliu, perdavimas iš Žemės į palydovą gali būti techniškai įmanomas.
„Idėja yra iš dviejų skirtingų Žemės stočių paleisti po vieną fotoną, kad jie susitiktų 500 kilometrų aukštyje orbituojančiame palydove, judančiame 20 000 km/h greičiu. Susitikimas turi būti toks tikslus, kad įvyktų kvantinė interferencija“, – aiškina UTS fizikas Simonas Devittas.
Modeliuojant buvo įtraukti visi realybės veiksniai, nuo Mėnulio atspindžių iki optinių sistemų netobulumo. Tyrimas rodo, kad teoriškai įmanoma pasiekti reikiamą signalų tikslumą ir stabilumą.
Kodėl tai svarbu? Kvantinis internetas galėtų suteikti ryšių tinklams įgimtą saugumą, vos tik pašalinis asmuo bando perimti duomenis, jie iškart susigadina. Susieti fotonai būtų naudojami abiem ryšio galams patikrinti ir užtikrinti duomenų vientisumą.
Dabar slapti šifravimo raktai gali būti generuojami palydove ir siunčiami į Žemę. Šis metodas veikia efektyviau, nes atmosfera trikdo signalą tik paskutinėje kelio atkarpoje. Be to, taikinys, Žemėje esanti stotis, yra didesnis ir nekintantis, todėl lengviau jį pasiekti nei greitai judantį palydovą.
Vis dėlto tai turi tam tikrų apribojimų. Palydovai negali generuoti tiek daug fotonų, kiek galėtų Žemės stotys, turinčios daugiau energijos išteklių. Jei reikiamą fotonų kiekį generuotų Žemė, o palydovas tik atliktų jų susikirtimo registraciją, sistema būtų daug efektyvesnė.
„Palydovui reikėtų tik nedidelio optinio bloko, kuris analizuotų gautus fotonus ir perduotų rezultatus, – paaiškina Devittas. – Tokia sistema nereikalauja brangios kvantinės įrangos, o fotonų kiekis būtų pakankamas kurti spartų kvantinį ryšį.“
Tiesa, yra niuansų. Sistema gali veikti tik naktį, kai nėra trikdančios Saulės šviesos, ir tik kruopščiai sukalibravus įrangą. Vis dėlto tai yra labai svarbus žingsnis į priekį.
Mokslininkai tikisi, kad ateityje tokie eksperimentai galės būti atliekami naudojant ne tik palydovus, bet ir dronus ar balionus.
„Ateityje kvantinis susietumas taps tarsi elektra, nematoma, bet būtina kasdienio gyvenimo dalimi“, – sako Devittas. „Jis bus generuojamas ir perduodamas užkulisiuose, o mes tik pasinaudosime jo galimybėmis.“
