Naukowcy mają plan. Chcą stworzyć nową globalną sieć
Wyobraźmy sobie świat, w którym komunikacja jest całkowicie bezpieczna, niemożliwa do przechwycenia i zakłócenia. Umożliwić może to technologia komunikacji kwantowej, jednak na drodze do jej pełnego rozwoju stoją zakłócenia wywołane światłem słonecznym. Naukowcy właśnie zaproponowali rozwiązanie, które może zrewolucjonizować tę dziedzinę. Czy wkrótce komunikacja kwantowa będzie mogła działać bez problemów?
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.
Nowatorskie podejście do filtrowania zakłóceń
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.
Jak działa filtrowanie przez polaryzację?
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.
