I ricercatori in Canada hanno compiuto un passo significativo verso l'abilitazione di comunicazioni quantistiche sicure tramite satelliti in movimento, come annunciato dal governo canadese nell'aprile 2017.
Il loro studio, pubblicato oggi sulla nuova rivista Scienza e tecnologia quantistica , dimostra le prime trasmissioni di distribuzione della chiave quantistica da un trasmettitore di terra a un carico utile quantistico su un aereo in movimento.
Per garantire che i test fossero una valida prova di concetto per la prevista missione satellitare, il team dell'Institute for Quantum Computing (IQC) e del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Waterloo, Ontario, hanno progettato il loro prototipo di ricevitore con componenti compatibili con le dimensioni e le limitazioni dell'ambiente operativo di un micro satellite.
L'autore principale Christopher Pugh, ha dichiarato:"La distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) stabilisce chiavi crittografiche tra due parti distanti in un modo che è crittoanaliticamente indistruttibile. I sistemi QKD basati a terra utilizzano collegamenti in fibra ottica, e sono limitate a distanze di poche centinaia di chilometri a causa di perdite di assorbimento, che peggiorano esponenzialmente all'aumentare della distanza."
"È stato dimostrato che i collegamenti nello spazio libero funzionano sul terreno con distanze variabili, sia in prove stazionarie che in movimento. Ma nonostante le perdite dovute agli effetti geometrici che scalano quadraticamente con la distanza, l'aggiunta di assorbimento atmosferico e turbolenza e la necessità di avere una chiara linea di vista significa che anche le trasmissioni terrestri nello spazio libero sono limitate a poche centinaia di chilometri. Il sistema satellitare espande la comunicazione quantistica su scala globale".
Per testare il loro sistema, il team ha utilizzato il velivolo Twin Otter del Consiglio Nazionale delle Ricerche per effettuare 14 passaggi sulla propria stazione di trasmissione di terra a distanze variabili, ottenere un collegamento di segnale quantistico per sette passaggi, e un'estrazione della chiave segreta per sei dei sette passaggi riusciti.
Principal Investigator Professor Thomas Jennewein, ha dichiarato:"Questo è un passo estremamente importante che ha richiesto quasi otto anni di preparazione. Dimostra finalmente che la nostra tecnologia è praticabile.
"Abbiamo ottenuto collegamenti ottici a velocità angolari simili a quelle dei satelliti a bassa orbita terrestre, e per alcuni passaggi dell'aereo sopra la stazione di terra, i collegamenti sono stati stabiliti entro 10 secondi dalla trasmissione dei dati di posizione. Abbiamo visto tempi di collegamento di pochi minuti e abbiamo ricevuto tassi di errore di bit quantistici in genere tra il tre e il cinque percento, generazione di chiavi sicure fino a 868 kb di lunghezza.
"Abbiamo dimostrato il concetto, e i nostri risultati forniscono un modello per le future missioni satellitari su cui basarsi, giusto in tempo per l'annuncio di una missione satellitare quantistica da parte del governo canadese, " ha detto Jennewein.
