Ett team av forskare från National Institute of Standards and Technology (NIST) har framgångsrikt studsat polariserade fotoner från två satelliter i omloppsbana, vilket visar genomförbarheten av rymdbaserad kvantkommunikation. Detta genombrott kan leda till nya sätt att säkert överföra information mellan avlägsna platser, som mellan jorden och Mars, eller mellan två rymdfarkoster i rymden.

Kvantkommunikation använder kvantmekanikens principer för att koda information i egenskaperna hos fotoner, eller ljuspartiklar. Detta möjliggör mycket säkrare kommunikation än traditionella metoder, eftersom det är omöjligt att avlyssna en kvantkommunikation utan att bli upptäckt.

En av utmaningarna med kvantkommunikation är att fotoner är mycket ömtåliga och lätt kan gå förlorade eller skadas. Detta gör det svårt att överföra kvantinformation över långa avstånd, till exempel mellan jorden och rymden.

NIST-teamet övervann denna utmaning genom att använda en teknik som kallas kvantteleportation. Kvantteleportering möjliggör överföring av kvantinformation från en plats till en annan utan att faktiskt överföra fotonerna själva. Detta görs genom att trassla in två fotoner, så att tillståndet för en foton är direkt kopplat till tillståndet för den andra. Om den första fotonen sedan skickas till en annan plats, kan tillståndet för den andra fotonen omedelbart överföras till den första fotonen, även om de är åtskilda av ett stort avstånd.

I sitt experiment använde NIST-teamet två satelliter, den internationella rymdstationen (ISS) och den kinesiska satelliten Micius, för att studsa polariserade fotoner tillbaka till jorden. Teamet kunde framgångsrikt teleportera kvantinformation mellan de två satelliterna, vilket demonstrerade genomförbarheten av rymdbaserad kvantkommunikation.

Detta genombrott kan leda till nya sätt att säkert överföra information mellan avlägsna platser, som mellan jorden och Mars, eller mellan två rymdfarkoster i rymden. Det skulle också kunna användas för att skapa ett globalt kvantnätverk, som skulle möjliggöra säker överföring av information mellan två punkter på jorden.

NIST-teamets forskning är ett stort steg framåt i utvecklingen av rymdbaserad kvantkommunikation. Denna teknik har potential att revolutionera vårt sätt att kommunicera i framtiden, vilket gör det möjligt att säkert överföra information över stora avstånd.