Envoi d'informations quantiques sous forme de qubits (quantum morceaux) sont menées avec succès depuis des années. De plus, la distance de transmission des données est gravement entravée par d'autres facteurs tels que la courbure de la Terre. Maintenant, pour la première fois, des scientifiques italiens ont effectué avec succès un échange simulé de photons uniques entre la Terre et un satellite en orbite à une altitude de 1485 km. Bien que la transmission puisse être limitée ici sur Terre, l'utilisation de satellites augmentera considérablement la portée d'un tel système, ouvrant peut-être une ère de communication quantique à longue distance avec l'espace.
Le principal avantage des communications quantiques est qu'elles sont parfaitement protégées contre le piratage. Dans un monde de transmission d'informations soucieuses de la sécurité, la possibilité d'envoyer des informations cachées dans les états quantiques des photons serait hautement souhaitable. Un inconvénient majeur de l'envoi de photos codées ici sur Terre est la dégradation des données car les photons sont diffusés par les particules atmosphériques. Le record actuel s'élève à 144 km pour qu'un photon codé se déplace le long de sa ligne de visée sans perdre son code quantique. Cette distance peut être augmentée en tirant des photons codés le long des fibres optiques.
Mais que se passe-t-il si vous utilisez des satellites comme nœuds pour communiquer les photons encodés à travers l'espace? En tirant les photons vers le haut, ils n'ont qu'à parcourir 8 km d'atmosphère dense. C'est exactement ce que Paolo Villoresi et son équipe du Département de génie informatique de l'Université de Padoue, avec des collaborateurs d'autres instituts en Italie et en Autriche, espéraient atteindre. En fait, ils ont déjà testé «l'échange de photons uniques» entre une station au sol et le satellite géodésique expérimental japonais Ajisai avec de bons résultats.
“Des impulsions laser faibles, émises par la station au sol, sont dirigées vers un satellite équipé de rétroréflecteurs à coins de cube. Ceux-ci reflètent une petite partie de l'impulsion, avec une moyenne de moins d'un photon par impulsion dirigée vers notre récepteur, comme requis pour la communication quantique à faible impulsion."- Extrait de" Vérification expérimentale de la faisabilité d'un canal quantique entre l'espace et la Terre ", Villoresi et al..
Ils ont réussi cet exploit en utilisant la technologie de télémétrie laser basée sur la Terre (à l'Observatoire de la télémétrie laser de Matera, en Italie) pour diriger une faible source de photons vers la Ajisai, satellite à miroir sphérique (haut illustré). Alors que le puissant faisceau de télémétrie laser localisait le satellite, il a été éteint pour permettre au laser codé le plus faible de déclencher des impulsions de données. Les deux lasers pourraient facilement être commutés pour être sûr Ajisai recevait les photons. Seule une infime fraction des impulsions a été reçue à l'observatoire et, statistiquement parlant, l'exigence de moins d'un retour de photons par impulsion laser pour les communications quantiques a été satisfaite.
Il s’agit de la première étape de nombreuses initiatives vers les communications quantiques, et cela ne enchevêtrement quantique entre deux photons (cette situation est décrite en détail par l'un des collaborateurs dans une publication séparée) - maintenant que ce serait la forme ultime de transmission de données quantiques!
Source: arXiv, blog arXiv
