Kínai kutatók tavaly 404 kilométernyire távolították el egymástól egy összefonódott fotonpár tagjait, amihez magas minőségű optikai szálat használtak. Az új, műholdas kísérlet során, amelyre a QUESS nevű program keretében került sor, ennek a távolságnak közel háromszorosát sikerült megvalósítani: az űreszközről két, egymástól 1203 kilométerre található földi állomásra juttattak el összefonódott fotonokat.

A 14 év kutatómunkáját megkoronázó eredmény elérése során először is azt kellett biztosítani, hogy az összefonódott fotonok majdani forrása, egy prizmákból és lézerekből álló rendszer épségben átvészelje a kilövést. Majd azt is el kellett érni, hogy a fotonok ne vesszenek el a sűrű és kaotikus alsó légkörben való utazásuk során. A műholdat végül több földi teszt után tavaly augusztusban lőtték fel, és az rövidesen 500 kilométer magasságú pályára állt.

Az űreszköz minden éjjel ugyanazon útvonalon halad át Kína fölött, megkönnyítve a földi állomásoknak, hogy pontosan kövessék útját, és elcsíphessék a küldött fotonokat. Ez volt ugyanis a kísérlet harmadik nagy kihívása: a 8 km/s sebességgel száguldó műhold követése. A feladatot három optikai távcső kapta, amelyek adaptív optikájukkal folyamatosan figyelték a légköri zavarokat, hogy kiszűrjék ezek, valamint a Hold és a városi fények zaját, hogy így a lehető legzavartalanabb optikai kapcsolatot biztosítsák a műholddal.

Az űreszköz minden éjjel 275 másodpercre tűnt fel Kína felett, és ez idő alatt kellett a három közül két állomással egyszerre kapcsolatot létesítenie. A műhold révén másodpercenként 6 millió fotonpárt tudtak kiküldeni, amiből nagyjából egy érte el a épségben a földi detektorokat.

Bár ez a szintű adatátvitel még túl gyenge ahhoz, hogy praktikus célokra lehessen használni, így is billiószor hatékonyabb, mintha a létező legjobb optikai szálakon keresztül próbálnának meg hasonló távolságba összefonódott fotonokat küldeni, hangsúlyozzák a szakértők. A QUESS következő öt évében viszont már ténylegesen használható kvantumkommunikációs műholdak fellövésére is sor kerülhet.

Ami a közvetlen folytatást illeti, a következő lépés a nappali üzemmód tesztelése lesz, amikor a Nap miatt sokkal nagyobb fényszennyezéssel kell számolni a légkörben. Ehhez egyúttal magasabban keringő műholdakra is lesz szükség, amelyek hosszabb ideig látszódnak a Föld egy-egy pontjáról.

Az óriási tudományos eredményeket természetesen publikálták, méghozzá az egyik legrangosabb tudományos folyóiratban, a Science-ben.