V Číně postavili kvantový dron, který je leteckým uzlem kvantové sítě  
Kvantové komunikační sítě v dnešní době buď používají pozemní optická vlákna anebo satelity na oběžné dráze. V prostoru mezi nimi by mohly fungovat dronové kvantové sítě s malými komerčními drony anebo s velkými drony, které by létaly ve vysokých nadmořských výškách a pokrývaly stovky kilometrů čtevrečních.
Oktoptéra, pro ilustraci. Kredit: Northeastern University.
Oktoptéra, pro ilustraci. Kredit: Northeastern University.

Kvantová mechanika nenabízí jen neuvěřitelné fenomény, ale kupodivu i velmi praktické aplikace. Například kvantový entanglement je klíčovým prvkem kvantových počítačů a zároveň hraje zásadní roli v systémech kvantové komunikace. Ta by měla být, jak se s oblibou říká, „nehacknutelná“, což samozřejmě přitahuje velkou pozornost. V dnešní době už vyrůstají první experimentální kvantové komunikační sítě.

 

Pokud jde o pozemní kvantové sítě, jejich hlavním problémem je křehkost kvantového entanglementu, který v nich vzniká. Posílání kvantově provázaných fotonů již existujícími sítěmi optických vláken má proto svá úskalí, která vedou k omezené vzdálenosti takové komunikace i omezenému množství přenesených dat. Proto vědci a inženýři poslední dobou vyvíjejí kvantové sítě, které zahrnují přenos fotonů vzduchem.

 

K satelitním kvantovým sítím se přidají dronové sítě. Kredit: Jian-Wei Pan.
K satelitním kvantovým sítím se přidají dronové sítě. Kredit: Jian-Wei Pan.

Týmy odborníků v Číně a v Evropě pracují na kvantových komunikačních linkách, které využívají satelity, komunikující se zemí. Jenomže ani kvantové satelity nejsou bez chyb. Kupříkladu, satelity na nízkých oběžných drahách mohou komunikovat s pozemními stanicemi jen v omezených časových oknech. Zásadní je i to, že vypouštění satelitů do vesmíru sice postupně zlevňuje, stále je ale dost nákladné. Proto jsou dost nákladné i satelitní komunikační sítě jako takové.


Vědci čínské Nankingské univerzity jako první na světě vyvinuli „kvantový dron“, který funguje jako letecká stanice kvantové sítě. Je to poměrně velká oktoptéra o váze 35 kilogramů, která v kvantové síti funguje podobně jako satelity. Má na palubě systém pro kvantovou komunikaci. Tvůrci kvantového dronu si v experimentech ověřili, že může pracovat ve vzduchu nepřetržitě 40 minut. Dron komunikuje se zemí dvěma kvantovými linkami o délce zhruba 100 metrů. Experimenty potvrdily, že může přijímat a vysílat entanglované fotony za denního světla, během jasné noci a dokonce i tehdy, když v noci prší.


Badatelé věří, že časem zprovozní lokální kvantové sítě, které pojedou na malých komerčně dostupných dronech. Stejně tak prý mohou vytvořit kvantové sítě s velkými drony pro dlouhodobé lety ve velkých výškách. Takové sítě by pokryly kvantovou komunikací území o rozloze stovek kilometrů čtverečních. Vše nasvědčuje tomu, že by se dronové kvantové sítě mohly stát významným prvkem kvantové komunikace, který by fungoval zároveň s pozemními a satelitními kvantovými sítěmi.

 

Nankingská univerzita. Kredit: Ozonefrance / Wikimedia Commons.
Nankingská univerzita. Kredit: Ozonefrance / Wikimedia Commons.

Dronové kvantové sítě budou muset překonat řadu technických obtíží. Entanglované fotony se mohou během přenosu v takové síti ztrácet a kvantový systém by je mohl zaměňovat s fotony jiného původu, které poletí kolem. V nižších vrstvách atmosféry často dochází k turbulencím, které mohou ovlivnit výkon kvantové komunikace. Samotný dron za letu vytváří turbulence svými osmi rotory.


Navzdory těmto potížím odborníci a komentátoři kvantovým dronům věří. Mohou fungovat jako levná mobilní alternativa pozemních kvantových sítí z optických vláken. Vědci rovněž mohou využít dronové kvantové sítě k detailnímu výzkumu kvantové komunikace. Díky kvantovým dronům bychom mohli získat cenné informace pro rozvoj kvantových informačních technologií. 

Literatura
IEEE Spectrum 18. 6. 2019, arXiv:1905.09527.

Datum: 23.06.2019
Tisk článku

Související články:

Úsvit kvantové komunikace díky Číně     Autor: Dušan Majer (18.08.2016)
V optických kabelech města Calgary pokořili rekord ve kvantové teleportaci     Autor: Stanislav Mihulka (25.09.2016)
Kvantové pokroky: Čína uskutečnila první kvantovou videokonferenci     Autor: Stanislav Mihulka (02.10.2017)



Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace