Een team van onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) heeft met succes gepolariseerde fotonen van twee satellieten in een baan om de aarde weerkaatst, wat de haalbaarheid van in de ruimte gebaseerde kwantumcommunicatie aantoont. Deze doorbraak zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om informatie veilig te verzenden tussen verre locaties, zoals tussen de aarde en Mars, of tussen twee ruimtevaartuigen in de diepe ruimte.

Kwantumcommunicatie maakt gebruik van de principes van de kwantummechanica om informatie te coderen in de eigenschappen van fotonen of lichtdeeltjes. Dit maakt een veel veiligere communicatie mogelijk dan traditionele methoden, omdat het onmogelijk is om kwantumcommunicatie af te luisteren zonder te worden gedetecteerd.

Een van de uitdagingen van kwantumcommunicatie is dat fotonen erg kwetsbaar zijn en gemakkelijk verloren kunnen gaan of beschadigd kunnen raken. Dit maakt het moeilijk om kwantuminformatie over lange afstanden te verzenden, zoals tussen de aarde en de ruimte.

Het NIST-team heeft deze uitdaging overwonnen door een techniek te gebruiken die kwantumteleportatie wordt genoemd. Kwantumteleportatie maakt de overdracht van kwantuminformatie van de ene locatie naar de andere mogelijk zonder de fotonen zelf daadwerkelijk door te geven. Dit gebeurt door twee fotonen met elkaar te verstrengelen, zodat de toestand van het ene foton direct gekoppeld is aan de toestand van het andere. Als het eerste foton vervolgens naar een andere locatie wordt gestuurd, kan de toestand van het tweede foton onmiddellijk worden overgedragen op het eerste foton, zelfs als ze op grote afstand van elkaar verwijderd zijn.

In hun experiment gebruikte het NIST-team twee satellieten, het Internationale Ruimtestation (ISS) en de Chinese satelliet Micius, om gepolariseerde fotonen terug naar de aarde te laten kaatsen. Het team was in staat om met succes kwantuminformatie tussen de twee satellieten te teleporteren, wat de haalbaarheid van op de ruimte gebaseerde kwantumcommunicatie aantoonde.

Deze doorbraak zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om informatie veilig te verzenden tussen verre locaties, zoals tussen de aarde en Mars, of tussen twee ruimtevaartuigen in de diepe ruimte. Het zou ook kunnen worden gebruikt om een ​​mondiaal kwantumnetwerk te creëren, dat de veilige overdracht van informatie tussen twee willekeurige punten op aarde mogelijk zou maken.

Het onderzoek van het NIST-team is een grote stap voorwaarts in de ontwikkeling van in de ruimte gebaseerde kwantumcommunicatie. Deze technologie heeft het potentieel om de manier waarop we in de toekomst communiceren radicaal te veranderen, waardoor het mogelijk wordt om informatie veilig over grote afstanden te verzenden.