Сеть телескопов-рефлекторов на околоземной орбите обеспечит квантовую связь
Новую архитектуру квантовой спутниковой связи для развертывания на низкой околоземной орбите предложили физики из Канады и США. Исследование опубликовано 18 августа в журнале Physical Review Applied.
В своей работе Сумит Госвами из Университета Калгари (Канада) и Саяндип Дхара из Университета Центральной Флориды (США) предложили новый способ уменьшить потерю фотонов, которая остается фундаментальным препятствием развития квантовых сетей.
Исследователи пояснили, что ранее для обхода потерь фотонов в оптоволокне предлагалось использовать квантовые повторители, которым нужна высокопроизводительная квантовая память. Однако, по мнению авторов, уменьшить потери даже на больших расстояниях можно благодаря предложенной ими беспроводной архитектуре квантовой оптической релейной связи глобального масштаба, требующей квантовых повторителей.
«Фотоны отправляются прямо через космос с помощью цепочки спутников на низкой околоземной орбите. Эта спутниковая цепочка будет перенаправлять фотоны вдоль кривизны Земли и контролировать их потери из-за дифракции, подобно набору линз на оптическом столе», — объясняют исследователи.
Проведенное ими компьютерное моделирование распространения фотонов через эти «спутниковые линзы» показало, что дифракционные потери могут быть практически устранены даже на больших расстояниях.
Общие потери ученые оценили менее чем в 30 дБ на 20 000 км при условии, что другие потери ограничены до 2% на каждом спутнике, а расстоянии между спутниками, имеющего на борту два телескопа рефлекторного типа диаметром 60 см, составляет 120 км.
Физики уверены, что их спутниковый протокол оптической релейной связи с низкими потерями обеспечит надежную многомодовую глобальную квантовую связь и не потребует ни квантовой памяти, ни специальных ретрансляторов. При этом, по заверению исследователей, и источник фотонов, и детектор остаются на земле, а специально разработанная система линз справится с плохими условиями при атмосферной турбулентности на линии связи.
Ученые полагают, что их результаты в скором времени могут найти практическое применение.
«Последние достижения в области космических технологий позволят вскоре создать доступную по цене стартовую площадку для такой спутниковой ретрансляционной сети», — уверены авторы.
