SPEQS - крошечные спутники, основатели квантовой сети
Впервые
в истории, узлы квантового устройства, которое в будущем может стать
основой глобальной космической сети типа Интернета, были проверены в
условиях реального космического пространства. Это устройство, названное
SPEQS, разработано совместными усилиями специалистов из Национального
университета Сингапура (National University of Singapore, NUS) и
университета Стратклайда (University of Strathclyde), Глазго. Устройство
представляет собой генератором так называемых коррелированных фотонов,
которые являются "предшественниками" запутанных фотонов, способных
моментально передавать квантовую информацию на большие расстояния.
В
ходе эксперимента, который был проведен на околоземной орбите, ученые
получили подтверждения тому, что создаваемые устройством пары фотонов
имеют некоторые коррелированные свойства. "Это является первым разом в
истории науки и техники, когда кто-либо испытывал подобные технологии в
космосе" - рассказывает Александр Линг (Alexander Ling), ученый из NUS.
Исследователи
полагают, что подобные устройства могут быть применены для создания и
практического использования пар запутанных фотонов, потоки которых
станут основой квантовых сетей, позволяющих передавать информацию быстро
и на большие расстояния. В состав этих сетей войдут космические
узлы-ретрансляторы, наземные станции, связанные с мощнейшими квантовыми
компьютерами, которые кодируют передаваемую информацию способом, который
практически не поддается взлому.
Следует отметить, что на Земле
уже существуют разрозненные сегменты квантовых сетей, но они пока не
связаны между собой. И главным препятствием этому является то, что при
помощи запутанных фотонов люди научились передавать информацию максимум
на несколько сотен километров.
Устройство SPEQS вписывается в
размер небольшого спутника стандарта CubeSat, размер которого сопоставим
с размером обувной коробки и вес которого составляет 1.65 килограмма.
"Сердцем" этого устройства является лазер, наподобие тех, которые
используются в технологии BluRay. За лазером следует
устройство-расщепитель, которое раскалывает один фотон синего цвета на
два более длинноволновых фотона. Вся эта система, состоящая из множества
лазерных диодов, кристаллов, зеркал и фотонных датчиков, размещена
внутри алюминиевого корпуса, который, в свою очередь, установлен как
элемент печатной платы, размерами 10 на 10 сантиметров.
Проведенные
испытания показали, что коммуникационные технологии на базе
коррелированных фотонов работают в космосе гораздо лучше, чем на Земле,
поскольку на качество работы не оказывает влияние атмосфера Земли и
некоторые другие факторы.
И в заключении следует отметить, что
путь спутников SPEQS был "тернист и долог". Первоначально эти спутники
должны были отправиться на орбиту в отсеке космического корабля Cygnus 3
компании Orbital. Но в результате взрыва ракеты на старте, который
произошел в октябре 2014 года, они так и не попали в космос. К счастью,
система SPEQS была обнаружена совершенно неповрежденной на соседнем
пляже, куда ее отбросило взрывом.
А в скором времени
исследователи планируют осуществить запуск в космос очередной системы
типа SPEQS, в недрах которых будут производиться пары по-настоящему
запутанных фотонов, потоки которых, в свою очередь, будут направлены в
сторону других спутников и наземных станций.