Учені вперше передали квантові сигнали з Землі в космос

Команда вчених із Технологічного університету Сіднея (UTS) вперше продемонструвала можливість передачі квантових сигналів не лише з орбіти на Землю, а й у зворотному напрямку — з поверхні планети в космос, що відкриває нову сторінку у розвитку глобального квантового зв’язку.

Квантові супутники традиційно використовувалися для створення надбезпечних комунікаційних каналів. Їхня робота базувалася на передачі заплутаних фотонів через так звані «низхідні канали». Ця технологія стала основою квантового шифрування — способу обміну даними, який гарантує абсолютну конфіденційність. Як нагадує професор Олександр Солнцев, «сучасні квантові супутники створюють у космосі заплутані пари фотонів і надсилають кожну половину до різних пунктів на Землі».

Першим проривом у цьому напрямку став запуск китайського супутника Micius у 2016 році. Саме він вперше реалізував міжконтинентальні експерименти з квантовим шифруванням. У 2025 році мікросупутник Jinan-1 встановив новий рекорд — квантовий канал довжиною 12 900 км між Китаєм і Південною Африкою. Однак усі ці експерименти мали лише односторонній, низхідний характер.

Команда професора Девітта із UTS вирішила змінити напрямок інформаційного потоку. Вони запропонували підхід, який дозволяє «вистрілити дві окремі частинки світла з наземних станцій у супутник, що обертається на орбіті в 500 км над Землею зі швидкістю близько 20 000 км/год, так щоб вони зіткнулися і зазнали квантової інтерференції». За словами дослідника, моделювання показало, що така схема реалістична навіть з урахуванням атмосферних втрат, фонових підсвітлень і неточностей вирівнювання оптики.

Результати дослідження стали доказом того, що концепція «висхідного каналу» не лише можлива, а й потенційно більш ефективна для побудови квантових мереж. На відміну від традиційного підходу, вона вимагає від супутників лише мінімального оптичного обладнання, оскільки генерація світла відбувається на Землі. Це робить такі системи легшими, дешевшими та придатними для малих супутників на низьких орбітах.

«Квантовий Інтернет — це зовсім інша річ, ніж сучасні криптографічні додатки. Для підключення квантових комп’ютерів потрібна значно більша пропускна здатність», — зазначає Девітт. Він підкреслює, що висхідні канали можуть забезпечити цю здатність і стати основою майбутнього квантового Інтернету.

У довгостроковій перспективі вчені прогнозують, що квантове заплутування стане базовою технологічною утилітою, подібною до електрики, яка «непомітно живитиме мережі та пристрої за лаштунками». Цей прорив може остаточно наблизити людство до створення глобальної системи квантового зв’язку, де безпечна передача даних стане природним стандартом, а не технологічною розкішшю.