Figura delineando a configuração experimental dos pesquisadores. Crédito:Dai et al.
Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China introduziram recentemente um novo protocolo de transferência de tempo quântico com segurança quântica (QSTT) que pode permitir comunicações mais seguras entre diferentes satélites ou outra tecnologia no espaço. Seu protocolo, apresentado em um artigo publicado em Física da Natureza , é baseado na distribuição de chaves quânticas bidirecionais no espaço livre, uma técnica para criptografar comunicações entre dispositivos diferentes.
"Nossa ideia principal era realizar uma transferência de tempo segura quântica para resolver os problemas de segurança na transferência de frequência de tempo prática, "Feihu Xu, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org.
Distribuição de chave quântica (QKD) é uma técnica para alcançar comunicação segura que utiliza protocolos criptográficos baseados nas leis da mecânica quântica. Os protocolos de distribuição de chaves quânticas podem gerar chaves de segurança secretas com base na física quântica, permitindo uma transferência de dados mais segura entre diferentes dispositivos ao detectar invasores que estão tentando interceptar as comunicações.
Em seu estudo, Xu e seus colegas usaram um princípio semelhante para explorar sinais quânticos (ou seja, fótons únicos) como portadores do que é conhecido como transferência de tempo. A transferência de tempo é essencialmente o intervalo de tempo em que os dados são transferidos de um lugar, ou dispositivo, para outro.
"Graças ao teorema de não clonagem quântica que usamos, qualquer tentativa de interceptar o único fóton irá inevitavelmente perturbar o estado quântico, que pode ser verificado via pós-processamento, "Xu disse." Isso nos permitiu atingir um esquema de transferência de tempo seguro quântico. "
Resultados de transferência de tempo baseados em satélite. Crédito:Dai et al.
Xu e seus colegas demonstraram seu protocolo QSTT aplicando-o ao satélite quântico Micius. O Micius, em homenagem ao antigo filósofo chinês Micius Mozi, é o primeiro satélite do mundo capaz de comunicações quânticas, que foi lançado ao espaço a bordo do foguete Longa Marcha-2-D em agosto de 2016.
"Realizamos uma sincronização de tempo satélite-solo usando sinais de nível de fóton único e alcançamos uma taxa de erro de bit quântico de menos de 1%, uma taxa de dados de tempo de 9 kHz e uma precisão de transferência de tempo de 30 ps, "Xu explicou.
Esta equipe de pesquisadores é a primeira a demonstrar o QSTT baseado em satélite usando fótons únicos. Notavelmente, a precisão de tempo alcançada por seu protocolo proposto é comparável à de T2L2, uma técnica de última geração para obter transferência de tempo que foi aplicada no satélite Jason-2, que se baseia no uso de fortes pulsos de laser clássicos.
O novo esquema introduzido por Xu e seus colegas pode, em última análise, abrir caminho para comunicações quânticas mais seguras entre o satélite e uma variedade de outros dispositivos. Ao demonstrar a viabilidade de conseguir transferência de tempo de alta precisão baseada em satélite com fótons individuais, seu trabalho também abre novas possibilidades interessantes para pesquisas futuras.
"Nosso trabalho apresenta novas perspectivas para o campo da física para explorar a tecnologia quântica para obter maior segurança e maior precisão para transferência de tempo-frequência, sincronização de relógio e redes quânticas de relógios, "Xu disse." Agora planejamos construir uma rede quântica em escala global baseada em satélite para testar a física fundamental e fornecer aplicações práticas, como distribuição de chaves secretas, sincronizar relógios e assim por diante. "
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