שליחת מידע קוונטי בצורה של קווביטים (quאנטום חתיכות) בוצעו בהצלחה במשך שנים. כמו כן, המרחק של העברת הנתונים מפריע קשות על ידי גורמים אחרים כמו עקמומיות כדור הארץ. כעת, לראשונה, מדענים איטלקים ביצעו חילופי פוטונים בודדים מצולמים מדומים בין כדור הארץ לבין לוויין המסתובב בגובה של 1485 ק"מ. למרות שעשוי להיות מוגבל בהעברה כאן בכדור הארץ, השימוש בלוויינים יגדיל מאוד את הטווח של מערכת כזו, ואולי מתחיל עידן של תקשורת קוונטית למרחקים ארוכים עם המרחב.
היתרון העיקרי בתקשורת קוונטית הוא שהוא מאובטח לחלוטין מפני פריצה. בעולם של העברת מידע מודע לביטחון, האפשרות לשלוח מידע החבוי במצבים הקוונטיים של פוטונים הייתה רצויה ביותר. החיסרון העיקרי בשליחת תמונות מקודדות כאן בכדור הארץ הוא השפלת הנתונים שכן הפוטונים מפוזרים על ידי חלקיקים אטמוספריים. השיא הנוכחי עומד על 144 ק"מ לפוטון מקודד לנוע לאורך קו הראייה שלו מבלי לאבד את קוד הקוונטים שלו. ניתן להגדיל את המרחק הזה על ידי ירי פוטונים מקודדים לאורך סיבים אופטיים.
אבל מה אם היית משתמש בלוויינים כצמתים כדי לתקשר את הפוטונים המקודדים בחלל? על ידי ירי הפוטונים ישר, הם זקוקים לנסוע רק דרך 8 ק"מ של אווירה צפופה. זה בדיוק מה שקיוו פאולו וילורסי וצוותו במחלקה להנדסת מידע, אוניברסיטת פדובה עם משתפי פעולה במכונים אחרים באיטליה ובאוסטריה. למעשה, הם כבר בדקו את "החלפת פוטון יחיד" בין תחנת קרקע לבין הלוויין הגיאודטי הניסיוני עג'סאי עם תוצאות טובות.
“פולסי לייזר חלשים, הנפלטים על ידי התחנה היבשתית, מופנים אל לוויין המצויד ברפלקטורי רטרו-פינתיים קוביים. אלה משקפים חלק קטן מהדופק, עם ממוצע של פוטון פחות מאחד לכל דופק המופנה למקלט שלנו, כנדרש לתקשורת קוונטית קלושה."- מתוך" אימות ניסיוני של היתכנותו של תעלה קוונטית בין חלל לכדור הארץ ", וילורסי et al..
הם השיגו הישג זה באמצעות טכנולוגיית לייזר קיימת מבוססת כדור הארץ הקיימת (במצפה הכוכבים מטרה לייזר, איטליה) בכדי לכוון מקור חלש של פוטונים לעבר עג'סאילוויין מראות כדורי (למעלה תמונה). כאשר קרן הלייזר העוצמתית החזקה מציינת את הלוויין, הוא היה מכובה כדי לאפשר לייזר המקודד החלש לקטוע נתונים. ניתן בקלות להחליף את שני הלייזרים כדי להיות בטוחים עג'סאי קיבל את הפוטונים. רק חלק זעיר מהפולסים התקבלו בחזרה במצפה, ובאופן סטטיסטי הושגה הדרישה של פחות מחזרת פוטון אחת לדופק לייזר לתקשורת קוונטית.
זהו הצעד הראשון של רבים לעבר תקשורת קוונטית, והוא בשום אופן לא מדגים את הסתבכות קוונטית בין שני פוטונים (מצב זה מתואר בפירוט רב על ידי אחד המשתפים פעולה בפרסום נפרד) - כעת זו תהיה הצורה האולטימטיבית של העברת נתונים קוונטית!
מקור: arXiv, הבלוג arXiv
