ESA: polski zespół zbada odbiorniki kwantowe. Szansa na niezakłóconą łączność kosmiczną

Gdy w lipcu 1965 roku amerykańska sonda kosmiczną Mariner 4 wykonała pierwsze 22 zdjęcia Marsa, każde o wielkości 200 pikseli, ich przesłanie na Ziemię miało zająć cztery dni. Szybkość transmisji danych wynosiła wtedy 33,33 bitów na sekundę. W 2006 roku Mars Reconnaissance Orbiter przesyłał już informacje z Czerwonej Planety w tempie 6 megabitów na sekundę. Statki i sondy wysyłane obecnie w przestrzeń kosmiczną są w stanie zebrać ogromne ilości informacji, zarejestrować obrazy i materiały wizualne w dobrej rozdzielczości. I choć prędkość przesyłania zebranych danych z powrotem na Ziemię w ciągu ostatnich dekad zwiększyła się wielokrotnie, wciąż stanowi wąskie gardło.

Transmisja danych na odległościach kosmicznych jest poważnym wyzwaniem, w którym mogą pomóc technologie kwantowe.
prof. Konrad Banaszek, współzałożyciel Quantum Optical Technologies sp. z o.o.

Prof. Konrad Banaszek jest uznanym na świecie specjalistą z zakresu technologii kwantowych, współautorem ponad 140 artykułów naukowych i doniesień konferencyjnych, a także zgłoszeń patentowych. Naukowo od lat związany jest z Uniwersytetem Warszawskim, na którym obecnie pełni funkcję dyrektora Centrum Optycznych Technologii Kwantowych. Profesor podkreśla, że ESA dostrzegła w firmie kompetencje, których jego zdaniem nie ma nikt inny w Europie.

Jak wyjaśnił prof. Banaszek, większość transmisji międzyplanetarnych odbywa się na falach radiowych. Ten rodzaj komunikacji ma jednak wiele ograniczeń, gdyż zdobyć pasmo na częstotliwościach radiowych nie jest łatwo, tą drogą nie da się też przesłać znacznej liczby danych. Od dłuższego czasu naukowcy i firmy technologiczne pracują nad budową systemu przesyłania danych na Ziemię opartego na łączności optycznej, czyli na laserach, co jest standardem w łączności światłowodowej.

W lipcu 2013 ESA umieściła na satelicie Alphasat moduł do szybkiej komunikacji wykorzystującej laser. Podobne rozwiązanie zastosowała w tym samym roku NASA na sondzie LADDE. Trwają prace nad budową łączy, ale odbiorniki, które się w tej chwili rozwija oparte są standardowych technikach detekcji, czyli zliczaniu fotonów.

Naukowiec ze współpracownikami na zlecenie ESA zbada nową generację odbiorników kwantowych, które wykorzystują szeroki zakres operacji kwantowych wykonywanych na przychodzącym sygnale optycznym. Celem projektu jest dostarczenie agencji odpowiedzi na pytanie, czy warto zaprojektować i zbudować taki odbiornik do zbierania sygnałów z kosmosu. Prof. Konrad Banaszek wytłumaczy, że jeżeli nadajnik znajduje się bardzo daleko, to większość sygnału zostanie stracona. Tylko jego niewielki ułamek ma szansę trafić do odbiornika. Zespół musi ocenić, na ile wyrafinowane odbiorniki byłyby odporne na zakłócenia sygnałów i czy dzięki ich zastosowaniu szybkość transmisji danych mogłaby znacznie wzrosnąć.

Źródło: Informacja prasowa