El Instituto Nacional de Tecnología de Información y Comunicaciones NICT, Presidente: Hideyuki Tokuda, Ph.D. desarrolló el transmisor de comunicación cuántica SOTA más pequeño y ligero del mundo a bordo de los SÓCRATES de microsatélites. Tuvimos éxito en la demostración del primer cuánticoexperimento de comunicación desde el espacio, recibiendo información del satélite en un régimen de fotón único en una estación de tierra óptica en la ciudad de Koganei. SOTA pesa 6 kg y su tamaño es de 17.8 cm de largo, 11.4 cm de ancho y 26.8 cm de altura. Transmite un láserseñal al suelo a una velocidad de 10 millones de bits por segundo desde una altitud de 600 km a una velocidad de 7 km / s. Logramos detectar correctamente la señal de comunicación de SOTA que se mueve a esta velocidad rápida. Este es un paso importante haciaconstruir una red global de comunicación satelital verdaderamente segura y de larga distancia.
Como resultado de esta investigación, NICT demostró que la comunicación cuántica satelital se puede implementar con pequeños satélites de bajo costo, lo que hace posible que muchas instituciones de investigación y empresas utilicen esta tecnología clave. Es un logro que abre una nueva páginaen el futuro desarrollo de redes de comunicación global, siendo un gran impulso para la industria espacial.
Los resultados de esta investigación fueron aceptados para ser publicados en la revista revisada por pares Fotónica de la naturaleza .
fondo
Las tecnologías requeridas para lanzar satélites pequeños a bajo costo han progresado enormemente durante este siglo, y se están realizando esfuerzos significativos para desarrollar constelaciones de satélites para lograr una red de comunicación global que cubra toda la Tierra. Sin embargo, existe la necesidad de una tecnologíaque puede transmitir grandes cantidades de información desde el espacio al suelo en cortos períodos de tiempo, y las bandas de RF actuales ya están congestionadas, estableciendo un cuello de botella en la capacidad de comunicación. Mediante el uso de láser, la comunicación óptica por satélite tiene una banda de frecuencia fácilmente disponible ypuede transmitir con mayor eficiencia energética y con terminales más pequeños y ligeros. Por lo tanto, se espera que sea una tecnología clave para soportar las futuras redes de comunicación satelital. La comunicación cuántica, y más específicamente, la Distribución de claves cuánticas QKD es otra tecnología clave para garantizarla seguridad de la información de las próximas redes de comunicación global. Los enlaces QKD actuales están limitados a varias horasreducciones de km, por lo tanto, la implementación de QKD de satélite a tierra es un paso fundamental en este esfuerzo.La investigación de QKD se realiza activamente en Japón, China, Europa, Canadá y los Estados Unidos.En agosto de 2016, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China lanzó un gran satélite de comunicación cuántica 635 kg y realizó un experimento de enredo cuántico con dos estaciones terrestres.
Resultados obtenidos
SOTA es el transmisor de comunicación cuántica más pequeño y ligero del mundo 6 kg de peso, 17,8 cm de longitud, 11,4 cm de ancho y 26,8 cm de altura se embarcó en los SÓCRATES de microsatélites. SOTA transmitió dos estados de polarización, codificando '0's y' 1's,al suelo a una velocidad de 10 millones de bits por segundo. Las señales de SOTA se recibieron en la estación óptica terrestre NICT en la ciudad de Koganei de Tokio, usando un telescopio de 1 m para recoger los fotones transmitidos y guiarlos al receptor cuántico.para decodificar la información usando un protocolo QKD.
La señal que llega al telescopio de 1 m es extremadamente débil, con un promedio de 0.1 fotones por pulso recibido. NICT desarrolló la tecnología para realizar la sincronización de tiempo y la coincidencia del marco de referencia de polarización entre el satélite y la estación terrestre directamente desde elSeñales QKD, así como un receptor cuántico capaz de detectar una señal tan débil con poco ruido. Demostramos la primera comunicación cuántica del mundo desde un microsatélite de 50 kg. Esto permitirá el desarrollo de futuros enlaces seguros desde el espacio mediante el uso de criptografía cuántica paraevitar completamente la fuga de información.
perspectivas futuras
La tecnología desarrollada en este proyecto demostró que la comunicación cuántica satelital se puede implementar mediante el uso de microsatélites livianos de bajo costo. Por lo tanto, se espera que muchos institutos de investigación y compañías interesadas en esta tecnología aceleren la aplicación práctica de la tecnología cuánticacomunicación desde el espacio. Además, como se demostró que la comunicación a larga distancia es posible con una energía eléctrica muy baja, esto abrirá un camino para acelerar la comunicación óptica en el espacio profundo con naves espaciales de exploración.
En el futuro, planeamos aumentar aún más la velocidad de transmisión y mejorar la precisión de la tecnología de seguimiento, para maximizar la entrega segura de claves desde el espacio al suelo mediante el uso de criptografía cuántica que permite una red de comunicación global verdaderamente segura, cuya confidencialidad es actualmenteamenazado por el próximo desarrollo de las computadoras cuánticas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Tecnología de Información y Comunicaciones NICT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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