Pesquisadores na Itália demonstraram a viabilidade de comunicações quânticas entre satélites de navegação globais de alta órbita e uma estação terrestre, com uma troca no nível de fóton único a uma distância de 20, 000km.

O experimento marco prova a viabilidade de comunicações quânticas seguras em escala global, usando o Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS). É relatado na íntegra hoje no jornal Ciência e tecnologia quântica .

O co-autor principal, Dr. Giuseppe Vallone, é da Universidade de Padova, Itália. Ele disse:"As tecnologias baseadas em satélite permitem uma ampla gama de sistemas civis, aplicações científicas e militares, como comunicações, navegação e tempo, sensoriamento remoto, meteorologia, reconhecimento, busca e resgate, exploração espacial e astronomia.

“O núcleo desses sistemas é transmitir com segurança informações e dados de satélites em órbita para estações terrestres na Terra. A proteção desses canais de um adversário malicioso é, portanto, crucial para as operações militares e civis.

"As comunicações quânticas espaciais (QC) representam uma forma promissora de garantir segurança incondicional para links ópticos satélite-solo e inter-satélite, usando protocolos de informação quântica como distribuição de chave quântica (QKD). "

Os resultados da equipe mostram a primeira troca de alguns fótons por pulso entre dois satélites diferentes na constelação Russa GLONASS e o Centro de Geodésia Espacial da Agência Espacial Italiana.

O co-autor, Professor Paolo Villoresi, disse:"" Nosso experimento usou os retrorrefletores passivos montados nos satélites. Ao estimar as perdas reais do canal, podemos avaliar as características de uma carga útil quântica dedicada e de uma estação terrestre receptora.

"Nossos resultados comprovam a viabilidade do QC do GNSS em termos de taxa de detecção e relação sinal-ruído alcançável. Nosso trabalho estende o limite de troca de fóton único em espaço livre de longa distância. O comprimento de canal mais longo anteriormente demonstrado foi em torno de 7 , 000 km, em um experimento usando um satélite de órbita média da terra (MEO) que relatamos em 2016. "

Embora os satélites de alta órbita representem um grande desafio tecnológico, devido a perdas de canais ópticos, O professor Villoresi explicou o raciocínio da equipe para se concentrar em satélites de órbita alta em seu estudo.

Ele disse:"A alta velocidade orbital dos satélites de órbita terrestre baixa (LEO) é muito eficaz para a cobertura global, mas limita seus períodos de visibilidade a partir de uma única estação terrestre. Pelo contrário, usar satélites em órbitas mais altas pode estender o tempo de comunicação, chegando a poucas horas no caso do GNSS.

"O QC também pode oferecer soluções interessantes para a segurança GNSS para links satélite-solo e inter-satélite, que poderia fornecer protocolos novos e incondicionalmente seguros para a autenticação, integridade e confidencialidade dos sinais trocados. "

Dr. Giuseppe Bianco, que é o Diretor do Centro de Geodésia Espacial da Agência Espacial Italiana e co-autor, disse "A troca de fóton único com um satélite GNSS é um resultado importante para as perspectivas científicas e de aplicação. Ele se encaixa perfeitamente no roteiro italiano para Comunicações Quânticas Espaciais, e é a mais recente conquista de nossa colaboração com a Universidade de Pádua, que está progredindo continuamente desde 2003. "