Investigadores en Italia han demostrado la viabilidad de las comunicaciones cuánticas entre satélites de navegación global de alta órbita y una estación terrestre. con un intercambio a nivel de fotón único en una distancia de 20, 000km.

El experimento histórico 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, el Dr. Giuseppe Vallone, es de la Universidad de Padova, Italia. Dijo:"Las tecnologías basadas en satélites permiten una amplia gama de aplicaciones científicas y militares como las comunicaciones, navegación y cronometraje, Sensores remotos, meteorología, reconocimiento, búsqueda y rescate, exploración espacial y astronomía.

"El núcleo de estos sistemas es transmitir de forma segura información y datos desde satélites en órbita a estaciones terrestres en la Tierra. Por lo tanto, la protección de estos canales de un adversario malintencionado es crucial para las operaciones militares y civiles.

"Las comunicaciones cuánticas espaciales (QC) representan una forma prometedora de garantizar la seguridad incondicional de los enlaces ópticos entre satélites y tierra, mediante el uso de protocolos de información cuántica como distribución de clave cuántica (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 catadióptricos pasivos montados en los satélites. Estimando las pérdidas reales del canal, podemos evaluar las características tanto de una carga útil cuántica dedicada como de una estación terrestre receptora.

"Nuestros resultados demuestran la viabilidad del control de calidad de GNSS en términos de relación señal / ruido alcanzable y tasa de detección. Nuestro trabajo amplía el límite del intercambio de fotón único en el espacio libre a larga distancia. La longitud de canal más larga anteriormente demostrada era de alrededor 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 satélites en órbita alta en su estudio.

Dijo:"La alta velocidad orbital de los satélites de órbita terrestre baja (LEO) es muy eficaz 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 satélite-tierra como entre satélites, que podría proporcionar protocolos novedosos e incondicionalmente seguros para la autenticación, integridad y confidencialidad de las señales intercambiadas ".

Dr. Giuseppe Bianco, que es el Director del Centro de Geodesia Espacial de la Agencia Espacial Italiana y coautor, dijo:"El intercambio de un solo fotón con un satélite GNSS es un resultado importante tanto para la perspectiva científica como para la aplicación. Encaja perfectamente en la hoja de ruta italiana para las comunicaciones cuánticas espaciales, y es el último logro de nuestra colaboración con la Universidad de Padua, que progresa constantemente desde 2003 ".