U podstaw kryptologii kwantowej leżą właściwości pojedynczych fotonów, które przesyłają klucz. Bez wpływu na informację nie jest możliwe przechwycenie klucza i ponowne jego przesłanie w środku tak zwanego kanału kwantowego – próba przechwycenia zawsze będzie wykryta i wtedy uzgadnianie klucza rozpoczyna się na nowo.
Przeprowadzono już wiele doświadczeń w tej dziedzinie. Sprowadzały się one głównie do tego, żeby zwiększyć odległość, na którą z wykorzystaniem światłowodów lub w otwartej przestrzeni przekazywany byłby fotonowy klucz, jednak do tej pory udawało się to jedynie na niewielkie odległości. Tego rodzaju system przekazywania informacji przyniósłby jednak wiele pożytku, gdyby w grę mogły wchodzić również większe odległości. Pojedyncze rekordy przekazów kluczy kwantowych liczą już dziesiątki, a nawet ponad setkę kilometrów. Natomiast naukowcy z Padwy postanowili spróbować przesłać zaszyfrowaną informację na odległość 1,5 tys. km i udowodnili, że stworzenie takiego niezwykłego systemu łączności jest jak najbardziej możliwe.
Wykorzystali oni w swoim doświadczeniu obserwatorium telemetrii laserowej Centre for Space Geodesy (CGS) we włoskim mieście Matera, należące do Włoskiej Agencji Kosmicznej. Naukowcy wysyłali stamtąd promień laseru do kilku wyposażonych w reflektory kątowe satelitów i łowili odbite światło.
W stronę satelitów wysłano również słaby promień lasera, z którego powracało tak mało światła, że przeciętnie na każdy wysłany impuls przypadał mniej niż jeden odbity foton, który powrócił w „oko” urządzenia. Pozostałe fotony ulegały rozproszeniu. Pozwoliło to naukowcom na imitację obecności na satelicie „jednofotonowego” źródła promieniowania, które mogłoby na przykład przesyłać na Ziemię klucz kwantowy.
Naukowcy zidentyfikowali również indywidualne fotony, które uległy odbiciu od Ajisai, poruszającego się po orbicie z perigeum wynoszącym 1485 km. I pomimo tego, że duży poziom strat w dwustronnym kanale nie pozwolił uczonym na przekazanie klucza kwantowego, doświadczenie to udowodniło, że w najbliższej przyszłości – jak twierdzą autorzy badania – będzie można stworzyć kanały łączności pomiędzy Ziemią a satelitami niskoorbitalnymi, szyfrowane za pomocą kluczy kwantowych.
JSL