Un computer cuantic a funcționat pentru prima dată în spațiu
Un procesor fotonic cuantic a fost operat pentru prima dată pe un satelit aflat pe orbita joasă a Pământului, demonstrând o tehnologie care ar putea contribui, în viitor, la rezolvarea unei probleme care afectează de ani de zile sateliții. Cercetarea, condusă de fizicianul Philip Walther de la Universitatea din Viena, a fost publicată pe serverul de preprint arXiv.
Problema identificată de cercetători este că, atunci când sateliții aflați pe orbită trimit datele brute înapoi pe Pământ, blocajele și limitele de lățime de bandă încetinesc întregul proces. O soluție ar fi prelucrarea datelor brute la fața locului, înainte de a fi transmise. Echipa a construit un procesor fotonic cuantic care folosește particule individuale de lumină, numite fotoni, pentru a efectua operații complexe cu ajutorul unui hardware optic compact.
Transferul acestei idei de la stadiul de proiect la orbită nu a fost lipsit de provocări. Sistemele fotonice cuantice sunt delicate, iar radiațiile, variațiile mari de temperatură și vidul spațial le pot deteriora componentele sau pot perturba funcționarea.
Lansarea și componentele sistemului
Procesorul fotonic cuantic, format dintr-o sursă de perechi de fotoni, un cip integrat din sticlă cu șase moduri, detectoare de fotoni individuali și electronică de control, a fost încărcat la bordul unei rachete SpaceX Falcon 9 și lansat pe orbita joasă a Pământului la 23 iunie 2025.
Odată ajuns pe orbită, sistemul a început să funcționeze. Pentru a prelucra informația, acesta direcționează un laser printr-un cristal pentru a crea perechi de fotoni. Particulele de lumină sunt apoi trimise printr-un circuit minuscul din sticlă, unde traseul și interferența lor sunt controlate cu ajutorul unor încălzitoare microscopice. La capătul opus, detectoare sensibile captează lumina pentru a măsura locul în care apar fotonii.
A existat însă și un impediment: jumătate dintre detectoarele de fotoni nu mai funcționau după lansare, lăsând echipa cu doar trei dintre cele șase detectoare originale.
Rezultate obținute pe orbită
În ciuda acestui neajuns, misiunea și-a atins obiectivele principale. Pe parcursul primelor opt luni petrecute pe orbită, sistemul a generat, manipulat și detectat cu succes perechi de fotoni, efectuând mai multe operații programate diferite.
Echipa a modificat, de asemenea, setările cipului și a reglat cu atenție fotonii pentru a căuta un fenomen numit interferență bifotonică. Cercetătorii au observat cu succes interferența cuantică dintre particulele de lumină, chiar și în condițiile dificile din spațiu.
Rezultatele reprezintă însă doar un prim pas. Mai rămâne mult de lucru până când sateliții vor putea rula sarcini de prelucrare a datelor asistate cuantic direct pe orbită.
Pașii următori
Autorii studiului explică în lucrarea lor că următorul pas este închiderea buclei dintre senzor și procesor, prin codificarea datelor de observare a Pământului direct în unitatea programată pe circuit.
Atingerea acestui obiectiv va necesita, de asemenea, asigurarea faptului că instrumentele pot face față stresului extrem. Potrivit autorilor, rămâne de rezolvat menținerea stabilității pe duratele lungi de achiziție pe care le presupune o sarcină de inferență, întrucât degradarea treptată a componentelor reduce rata de coincidență.
