Naukowcy mają plan. Chcą stworzyć nową globalną sieć

Komunikacja kwantowa to technologia umożliwiająca przekazywanie informacji w sposób całkowicie bezpieczny. Jej trzonem jest dystrybucja kluczy kwantowych za pośrednictwem satelitów (SatQKD), co zapewnia globalne połączenie. Niestety, obecnie systemy te działają jedynie nocą. W ciągu dnia zakłócenia wywołane światłem słonecznym – tzw. "szum dzienny" – skutecznie uniemożliwiają ich funkcjonowanie.

Zespół naukowców z Uniwersytetu Heriot-Watt w Edynburgu postanowił zmierzyć się z tym wyzwaniem. W swoich badaniach, opublikowanych w czasopiśmie Optica Quantum, zaproponowali oni nową metodę kodowania danych w stanie kwantowym, która pozwala na skuteczniejsze filtrowanie zakłóceń świetlnych. Wykorzystują w tym celu kodowanie czasowe i fazowe.

Wstępne symulacje pokazują, że takie podejście umożliwia filtrowanie światła poprzez polaryzację, co redukuje wpływ szumu dziennego. Dzięki temu możliwe staje się przeprowadzanie SatQKD także o świcie i zmierzchu, wydłużając czas działania systemu o 3–4 godziny dziennie.

Dr Ross Donaldson, jeden z autorów badania, wyjaśnia tę technologię w prosty sposób - "To trochę jak noszenie polaryzacyjnych okularów przeciwsłonecznych. Patrząc przez nie, niektóre części nieba wydają się ciemniejsze, ponieważ światło w tych miejscach jest bardziej spolaryzowane." Naukowcy chcą wykorzystać ten efekt, aby odfiltrować szum dzienny i umożliwić komunikację kwantową przez większą część doby.

Propozycja zespołu z Heriot-Watt nie pozostanie jedynie teorią. Naukowcy planują przetestować swoje rozwiązania w praktyce w ramach dwóch misji kosmicznych - Space Platform for Optical Quantum Communication (SPOQC) oraz Quantum Encryption and Science Satellite (QEYSSAT). Obie misje mają zostać uruchomione w 2025 roku i będą największym krokiem w ewentualnym eksperymentalnym potwierdzeniu skuteczności tych nowych metod kodowania.

W dłuższej perspektywie sukces tych misji mógłby doprowadzić do stworzenia globalnej sieci komunikacyjnej opartej na technologii kwantowej, co byłoby potężnym kamieniem milowym w dziedzinie bezpieczeństwa informacji.