Fotonski kvantni procesor prvi je put radio u Zemljinoj orbiti. Na satelitu su istraživači Sveučilišta u Beču proizveli parove fotona, usmjerili ih kroz optički čip i zabilježili kvantnu interferenciju. Pokus su dovršili iako su nakon lansiranja prestala raditi tri od šest detektora.
Dosad su se kvantna svojstva svjetlosti u svemiru uglavnom koristila u pokusima prijenosa informacija. U ovom su pokusu fotoni prolazili kroz čip čije se postavke mogu mijenjati tijekom leta. Takav procesor mogao bi jednog dana obrađivati podatke na satelitu, ali zasad nije analizirao nijednu satelitsku snimku.
Kako su izveli pokus?
Uređaj je lansiran 23. lipnja 2025. i radio je na visini od približno 510 kilometara. U njemu su nastajali parovi fotona koji su prolazili kroz čip sa šest optičkih putanja. Mijenjanjem postavki čipa istraživači su određivali kojim će putanjama fotoni stići do detektora. Sustav je težio 9,8 kilograma i u prosjeku trošio oko 10 vata.
Da bi provjerili kvantno ponašanje fotona u čipu, istraživači su u njega istodobno slali dva gotovo jednaka fotona. Pratili su na kojim se izlazima čipa pojavljuju: taj raspored otkriva njihovu kvantnu interferenciju. Zatim su mijenjali postavke čipa i provjeravali mijenjaju li se rezultati mjerenja onako kako predviđa teorija.
Tri detektora prestala su raditi nakon lansiranja. Promjenom postavki čipa preusmjerili su fotone prema preostalim detektorima i nastavili mjerenja. Tako su uspjeli potvrditi interferenciju. Kvar je ograničio broj mogućih mjerenja i pokazao koliko je teško održavati osjetljivu opremu u svemiru.
Sunčeva svjetlost dodatno je otežavala mjerenja jer je povećavala broj neželjenih signala. Najpouzdanije podatke tim je zato prikupljao dok je satelit prolazio kroz Zemljinu sjenu. Jedan obilazak traje oko 92 minute, a za mjerenja s manje šuma bilo je dostupno približno 30 minuta po obilasku. S vremenom je rastao i šum u detektorima, pa su istraživači morali prilagođavati postavke uređaja.
Što je dokazano, a što tek treba pokazati?
Sateliti za promatranje Zemlje prikupljaju velike količine podataka, no slanje svih snimki na tlo traži vrijeme i dostupnu vezu. Kad bi se dio obrade mogao obaviti na samom satelitu, na Zemlju bi se slale samo odabrane informacije. To je jedna od mogućih primjena budućih fotonskih procesora.
Ovaj pokus još nije pokazao da kvantni uređaj takav posao može obaviti bolje od običnog računala. Procesor nije bio povezan s kamerom niti je obrađivao stvarne podatke promatranja Zemlje. Pokazali su da se parovima fotona može upravljati i mjeriti njihova interferencija u orbiti, unatoč kvarovima i promjenjivim uvjetima. Tek treba provjeriti može li uređaj pouzdano raditi sa stvarnim satelitskim podacima.
