Квантове світло, яке летить у космос: вчені зробили неможливе можливим
Уявіть собі майбутнє, де інформацію передають не дроти, не радіосигнали, а частинки світла, настільки малі й швидкі, що ніхто не здатен їх перехопити. Саме так виглядає епоха квантових комунікацій — і тепер вона стала ще на крок ближчою до реальності.
Нові дослідження австралійських науковців довели, що квантові сигнали можна не лише отримувати із супутників, а й відправляти з Землі в космос. Те, що ще нещодавно вважалося технічно неможливим, тепер стало досяжним. Цей прорив може відкрити шлях до створення глобальних квантових мереж — надзвичайно захищених систем зв’язку та об’єднання квантових комп’ютерів по всьому світу.
Квантовий зв’язок: як це працює
Сучасні квантові супутники, як-от китайський Micius, запущений у 2016 році, передають заплутані фотони — частинки світла, що залишаються пов’язаними між собою незалежно від відстані. Цей феномен, відомий як квантова заплутаність, дозволяє створювати надзвичайно безпечні лінії зв’язку, оскільки будь-яка спроба перехоплення сигналу одразу порушує зв’язок.
До цього часу всі експерименти працювали за схемою «зверху вниз»: супутник створює пари фотонів і посилає їх на Землю — це так званий даунлінк. Але група з Університету технологій Сіднея на чолі з професорами Саймоном Девіттом і Олександром Солнцевим вирішила спробувати зробити навпаки — передати квантові сигнали вгору, до супутника.
Виклик, який здавався неможливим
Дослідники зізнаються, що ідею «аплінку» — тобто передачі сигналу з Землі на супутник — довго не сприймали серйозно. Вважалося, що втрати сигналу, атмосферні перешкоди та розсіювання світла зроблять це неможливим.
«Уявіть, що потрібно запустити дві окремі частинки світла з різних станцій на Землі так, щоб вони зустрілися на супутнику, який мчить на висоті 500 кілометрів зі швидкістю 20 тисяч кілометрів на годину. Звучить як фантастика, правда?» — каже професор Девітт.
Але моделювання показало, що це цілком реально. Команда врахувала всі реальні фактори — від відбиття сонячного світла Місяцем до неточностей оптичних систем — і все одно отримала позитивний результат.
Перші кроки до квантового інтернету
Наступний етап — випробування технології за допомогою дронів або стратосферних куль. Якщо експерименти підтвердять розрахунки, то у майбутньому можна буде створювати мережі квантових супутників на низьких орбітах, які об’єднуватимуть цілі континенти.
«Квантовий інтернет — це не просто більш захищений зв’язок. Це абсолютно нова система передачі даних, що з’єднуватиме квантові комп’ютери по всьому світу», — пояснює Девітт.
Використовуючи метод аплінку, супутнику не потрібно буде виробляти трильйони фотонів на секунду — достатньо мати компактний оптичний приймач, який зчитує сигнал, що надходить із Землі. Це зробить технологію значно дешевшою й практичнішою.
Енергія майбутнього — це квантова заплутаність
Науковці переконані: у майбутньому квантова заплутаність стане настільки ж звичною, як електрика сьогодні. Ми просто «підключатимемо» свої пристрої до квантової мережі, навіть не замислюючись, як це працює.
«Ми звикли до того, що підключаємо пристрій до розетки — і він працює. Так само буде і з квантовим інтернетом. Квантові пристрої під’єднуватимуться до джерела заплутаності та енергії, щоб виконувати свої завдання», — каже професор Девітт.
Тож, можливо, зовсім скоро ми станемо свідками того, як невидимі промені квантового світла з’єднуватимуть не лише континенти, а й цілі світи — від Землі до орбіти.
