Veda má pozoruhodnú schopnosť posúvať hranice možného a to, čo sa ešte nedávno zdalo neuskutočniteľné, sa dnes stáva realitou. Najnovší výskum z austrálskej University of Technology Sydney (UTS) ukazuje, že aj prenos kvantových signálov zo Zeme na obežnú dráhu (kedysi považovaný za technicky nemožný) je v skutočnosti možný. Tento objav by mohol otvoriť dvere k vývoju rozsiahlych a extrémne bezpečných kvantových komunikačných sietí budúcnosti.

Doteraz bolo možné prenášať zapletené fotóny zo satelitov smerom nadol na Zem, no opačný smer, teda takzvaný „uplink“, narážal na vážne problémy. Stabilita signálu pri ceste atmosférou smerom hore bola natoľko ťažko udržateľná, že vedci ho dlhé roky považovali za slepú uličku. Nový model austrálskeho tímu však ukazuje, že so správnym prístupom by to mohlo fungovať. Na to upozornil portál Science Alert.

Kvantová interferencia v praxi

„Myšlienka je vyslať dva jednotlivé fotóny z dvoch samostatných pozemných staníc k satelitu, ktorý obieha Zem vo výške približne 500 kilometrov rýchlosťou 20-tisíc kilometrov za hodinu, tak aby sa stretli s dokonalou presnosťou a vytvorili kvantovú interferenciu,“ vysvetľuje fyzik Simon Devitt z UTS.

Podľa jeho slov modelovanie prekvapivo ukázalo, že takýto prenos je technicky uskutočniteľný. „Zohľadnili sme reálne faktory, ako napríklad pozadie svetla odrazeného od Zeme a Mesiaca, atmosférické vplyvy a nepresnosti v zarovnaní optických systémov,“ dodáva Devitt.

Ak by sa tento koncept podarilo realizovať v praxi, znamenalo by to zásadný krok k vytvoreniu obojsmerného kvantového internetu. Išlo by o sieť, ktorá je zo svojej podstaty neodpočúvateľná. V momente, keď sa ktokoľvek pokúsi zachytiť prenášané dáta, systém to automaticky zistí a komunikáciu znehodnotí. Kvantové zapletenie fotónov tak umožňuje overenie autenticity komunikácie na oboch stranách.

Viac energie, vyšší výkon

V súčasnosti vznikajú „tajné kľúče“ na satelitoch, ktoré ich následne posielajú na Zem. Tento smer je výhodnejší, pretože rozptyl fotónov atmosférou prebieha až na konci prenosu, nie na jeho začiatku. Zároveň je omnoho jednoduchšie trafiť veľký a stabilný cieľ na Zemi než rýchlo sa pohybujúci satelit. Nevýhodou však zostáva obmedzená energia na palube satelitov. Práve tu môže nový prístup situáciu obrátiť v prospech pozemných staníc.

„Satelit by v takomto systéme potreboval len kompaktnú optickú jednotku, ktorá zachytí prichádzajúce fotóny a zaznamená výsledok,“ vysvetľuje Devitt. „Nemusel by produkovať bilióny fotónov za sekundu, aby prekonal straty pri prenose na Zem. To znižuje náklady, hmotnosť aj energetickú náročnosť celého riešenia a robí ho praktickejším.“

ESA

Kvantová budúcnosť ešte nie je za rohom

Zatiaľ ide o teoretický model, ktorý síce dosahuje vysokú presnosť, no fungoval by iba v noci (mimo dosahu slnečného žiarenia) a vyžadoval by si extrémne presnú kalibráciu. Vedci však vidia v tomto smere veľký potenciál. Budúce testy by sa podľa nich mohli uskutočniť pomocou prijímačov na dronoch alebo balónových platformách.

Aj keď je plnohodnotná kvantová komunikačná sieť ešte vzdialenou víziou, tento výskum ukazuje, že obojsmerný kvantový prenos už nie je len teoretickou hrou, ale stáva sa reálnou možnosťou. „V budúcnosti bude kvantové zapletenie ako elektrina – komodita, ktorá poháňa iné technológie. Bude sa generovať a prenášať spôsobom, ktorý si ani neuvedomujeme. Jednoducho sa pripojíme a používame ho,“ výstižne zhrnul Devitt.

Čítajte viac z kategórie: Novinky