Des chercheurs italiens ont démontré la faisabilité des communications quantiques entre des satellites mondiaux de navigation en orbite haute et une station au sol, avec un échange au niveau du photon unique sur une distance de 20, 000km.

L'expérience marquante prouve la faisabilité de communications quantiques sécurisées à l'échelle mondiale, utilisant le système mondial de navigation par satellite (GNSS). Il est rapporté intégralement aujourd'hui dans le journal Science et technologie quantiques .

Co-auteur principal, le Dr Giuseppe Vallone est de l'Université de Padoue, Italie. Il a déclaré :« Les technologies satellitaires permettent un large éventail de travaux civils, applications scientifiques et militaires comme les communications, navigation et chronométrage, télédétection, météorologie, reconnaissance, chercher et sauver, l'exploration spatiale et l'astronomie.

« Le cœur de ces systèmes est de transmettre en toute sécurité des informations et des données provenant de satellites en orbite vers des stations au sol sur Terre. La protection de ces canaux contre un adversaire malveillant est donc cruciale pour les opérations militaires et civiles.

"Les communications quantiques spatiales (QC) représentent une voie prometteuse pour garantir la sécurité inconditionnelle des liaisons optiques satellite-sol et inter-satellites, en utilisant des protocoles d'information quantique comme distribution de clé quantique (QKD)."

Les résultats de l'équipe montrent le premier échange de quelques photons par impulsion entre deux satellites différents de la constellation russe GLONASS et le Centre de géodésie spatiale de l'Agence spatiale italienne.

Le co-auteur principal, le professeur Paolo Villoresi, a déclaré:"" Notre expérience a utilisé les rétro-réflecteurs passifs montés sur les satellites. En estimant les pertes réelles du canal, nous pouvons évaluer les caractéristiques à la fois d'une charge utile quantique dédiée et d'une station au sol de réception.

"Nos résultats prouvent la faisabilité du contrôle qualité à partir du GNSS en termes de rapport signal sur bruit et de taux de détection réalisables. Notre travail étend la limite de l'échange de photons uniques en espace libre à longue distance. La plus longue longueur de canal précédemment démontrée était d'environ 7 , 000 km, dans une expérience utilisant un satellite en orbite terrestre moyenne (MEO) que nous avons signalée en 2016."

Bien que les satellites en orbite haute posent un défi technologique important, en raison des pertes des canaux optiques, Le professeur Villoresi a expliqué le raisonnement de l'équipe pour se concentrer sur les satellites en orbite haute dans leur étude.

Il a déclaré:"La vitesse orbitale élevée des satellites en orbite terrestre basse (LEO) est très efficace pour la couverture mondiale mais limite leurs périodes de visibilité à partir d'une seule station au sol. Au contraire, l'utilisation de satellites sur des orbites plus élevées peut prolonger le temps de communication, atteignant quelques heures dans le cas du GNSS.

« QC pourrait également offrir des solutions intéressantes pour la sécurité GNSS pour les liaisons satellite-sol et inter-satellites, qui pourraient fournir des protocoles nouveaux et inconditionnellement sécurisés pour l'authentification, l'intégrité et la confidentialité des signaux échangés."

Dr Giuseppe Bianco, qui est le directeur du Centre de géodésie spatiale de l'Agence spatiale italienne et co-auteur, a déclaré « L'échange de photons uniques avec un satellite GNSS est un résultat important pour les perspectives scientifiques et applicatives. Il s'inscrit parfaitement dans la feuille de route italienne pour les communications quantiques spatiales, et c'est la dernière réalisation de notre collaboration avec l'Université de Padoue qui progresse régulièrement depuis 2003."