ARLA/CLUSTER: O próximo modo de comunicação vão ser as Mensagens Quânticas Criptografadas

[João Costa > CT1FBF]

Europa e China estão ganhando vantagem na corrida para transmitir
mensagens perfeitamente seguras de satélites em órbita baixa da Terra.

FONTE: THE PHYSICS ARXIV BLOG

Um dos grandes benefícios da comunicação quântica é a capacidade de
enviar mensagens de um ponto no espaço para outro com perfeita
segurança. Nem tão bom é o fato de que a tal da criptografia quântica
é limitada a distâncias de 100 quilômetros.

Isso porque a longas distâncias, os fótons tendem a ser absorvidos
pelo vidro dos cabos de fibra óptica e pela atmosfera quando enviados
de um local para outro. Isso faz com que os erros sejam grandes demais
para a privacidade perfeita.

Mas há uma potencial forma de contornar isso - enviar fótons a uma
nave espacial em órbita, que então retransmite a mensagem de forma
segura quando está sobre outra parte do planeta. Isso é possível
porque os fótons que viajam para cima só precisam vencer algumas
dezenas de quilômetros de atmosfera antes de atingir o espaço.

Portanto, não é de se estranhar que governos de todo o mundo estejam
interessados em explorar a criptografia quântica espacial. De fato, no
ano passado, relatamos sobre uma equipe chinesa que havia refletido
fótons individuais de um satélite em órbita com sucesso, para simular
um satélite enviando fótons para o chão.

A equipe chinesa disse que a manifestação foi um passo crucial em
direção à criptografia quântica espacial. No entanto, a capacidade de
enviar fótons individuais de órbita e recebê-los no chão não é
suficiente.

Um fator-chave é a taxa de erro deste processo. Se a taxa de erro for
superior a 11 por cento, a criptografia quântica não funciona.

Assim, uma importante questão não respondida é se a taxa de erro é
pequena o suficiente.

Hoje, temos uma resposta, graças ao trabalho de Giuseppe Vallone da
Universidade de Padova, na Itália e alguns colegas. Esses caras têm
refletido fótons polarizados de diversos satélites diferentes e medido
a taxa de erro nos fótons que retornam à Terra.

E eles têm uma boa notícia. Eles demonstraram claramente que a taxa de
erro pode ser menor do que o limiar crítico.

Aqui está um pouco de história. Um problema para os pesquisadores que
esperam testar a possibilidade de usar criptografia quântica espacial
é que ainda não há naves espaciais capazes de produzir fótons
coerentes que possam transportar informações.

Em vez disso, os pesquisadores tiveram que contar com a reflexão dos
fótons em satélites projetados para refletir a luz de volta para o
chão. Estes satélites geralmente são utilizados para medições
geodésicas da forma da Terra para monitorar pequenas alterações em sua
órbita. Para fazer isso, essas naves têm espelhos chamados
retrorrefletores usados sobre o laser enviado do chão.

Para a criptografia quântica, não é suficiente refletir um fóton. É
necessário preservar a sua polarização também. Então, esses
retrorrefletores devem ter revestimento metálicos em vez de
dielétricos ou refletores não revestidos, que não preservam a
polarização.

Vallone e colegas escolheram quatro satélites que orbitam a Terra de
baixa altitude que têm exatamente esses tipos de retrorrefletores:
Jason-2, Larets, Starlettte e Stella. Para efeito de comparação, eles
também usaram o satélite japonês Ajisai, que tem retrorrefletores não
revestidos.

Eles usaram as instalações do Observatório Variando Matera Laser no
sul da Itália para refletir fótons polarizados de cada um dos
satélites e medir os retornos, com um foco especial na taxa de erro de
bits quânticos.

Eles verificaram que a taxa de erro do Ajisai foi de cerca 50 por
cento, como o esperado para um dispositivo que destrói todas as
informações de polarização. Por outro lado, as taxas de erro para
outra nave espacial foram inferiores a 11 por cento.

"A taxa de erro encontrada foi baixa o suficiente para demonstrar a
viabilidade de protocolos de informação quântica, como a distribuição
de chaves quânticas ao longo de um canal no Espaço", dizem eles.

Esse é um passo útil à frente na corrida para fornecer canais de
comunicação perfeitamente seguros entre diferentes partes do planeta.

Esta é uma área que tende a avançar rapidamente dadas as vantagens
óbvias dos canais de comunicação convencionais. Assim, não é de se
admirar que os pesquisadores da China e da Europa estão na corrida
para conquistar esse lugar.

No ano passado, os chineses anunciaram planos para lançar uma nave
espacial em 2016, chamada Chinese Quantum Science Satellite
especificamente projetado para testar esses conceitos. E os
pesquisadores europeus propuseram um experimento de comunicação
quântica que pode ser enviado para a estação espacial internacional.

Os planos dos EUA são muito menos claros. Isso pode ser porque o
trabalho está sendo feito a portas fechadas. Por outro lado, os EUA
podem estar arrastando os pés.

Espere a primeira situação - a experiência dos Estados Unidos nesta
área é tão boa quanto a de qualquer um. Mas não se surpreenda se a
verdade acabar sendo o segundo caso.

Ref: arxiv.org/abs/1406.4051 : Experimental Satellite Quantum Communications