Investigadores en Italia han demostrado la viabilidad de las comunicaciones cuánticas entre satélites de navegación global de órbita alta y una estación terrestre, con un intercambio a nivel de fotón único en una distancia de 20,000 km.
El experimento hito demuestra la viabilidad de comunicaciones cuánticas seguras a escala global, utilizando el Sistema Global de Navegación por Satélite GNSS. Se informa en su totalidad hoy en la revista Ciencia y tecnología cuántica .
El coautor principal, Dr. Giuseppe Vallone, es de la Universidad de Padua, Italia. Dijo: "Las tecnologías basadas en satélites permiten una amplia gama de aplicaciones civiles, científicas y militares como comunicaciones, navegación y temporización, teledetección, meteorología, reconocimiento, búsqueda y rescate, exploración espacial y astronomía.
"El núcleo de estos sistemas es transmitir de manera segura información y datos desde satélites en órbita a estaciones terrestres en la Tierra. La protección de estos canales contra un adversario malicioso es, por lo tanto, crucial para las operaciones militares y civiles".
"Las comunicaciones cuánticas espaciales QC representan una forma prometedora de garantizar la seguridad incondicional para enlaces ópticos entre satélites y tierra, mediante el uso de protocolos de información cuántica como distribución de claves cuánticas QKD".
Los resultados del equipo muestran el primer intercambio de unos pocos fotones por pulso entre dos satélites diferentes en la constelación rusa GLONASS y el Centro de Geodesia Espacial de la Agencia Espacial Italiana.
El coautor principal, el profesor Paolo Villoresi, dijo: "" Nuestro experimento utilizó los retroreflectores pasivos montados en los satélites. Al estimar las pérdidas reales del canal, podemos evaluar las características de una carga útil cuántica dedicada y un terreno receptorestación.
"Nuestros resultados demuestran la viabilidad del control de calidad del GNSS en términos de relación señal / ruido alcanzable y tasa de detección. Nuestro trabajo amplía el límite del intercambio de un solo fotón en el espacio libre a larga distancia. La longitud de canal más larga demostrada anteriormente fuealrededor de 7,000 km, en un experimento con un satélite de órbita terrestre media MEO que informamos en 2016. "
Aunque los satélites de órbita alta plantean un gran desafío tecnológico, debido a las pérdidas de los canales ópticos, el profesor Villoresi explicó el razonamiento del equipo para centrarse en los satélites de órbita alta en su estudio.
Él dijo: "La alta velocidad orbital de los satélites de órbita terrestre baja LEO es muy efectiva para la cobertura global pero limita sus períodos de visibilidad desde una sola estación terrestre. Por el contrario, el uso de satélites en órbitas más altas puede extender el tiempo de comunicación, llegando a pocas horas en el caso de GNSS.
"QC también podría ofrecer soluciones interesantes para la seguridad GNSS tanto para enlaces satelitales a tierra como entre satélites, lo que podría proporcionar protocolos novedosos e incondicionalmente seguros para la autenticación, integridad y confidencialidad de las señales intercambiadas"
El Dr. Giuseppe Bianco, que es el Director del Centro de Geodesia Espacial de la Agencia Espacial Italiana y coautor, dijo: "El intercambio de fotones individuales con un satélite GNSS es un resultado importante tanto para las perspectivas científicas como de aplicación. Encaja perfectamenteen la hoja de ruta italiana para Space Quantum Communications, y es el último logro de nuestra colaboración con la Universidad de Padua que progresa constantemente desde 2003. "
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Materiales proporcionados por Publicación de IOP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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