Boeing vuole mettere in orbita un satellite per le comunicazioni su base quantistica

Dopo anni di perfezionamento in laboratorio, la Boeing intende lanciare nello spazio un’innovativa tecnologia legata alla  comunicazione quantistica. Si tratta dell’ultimo passo nella corsa globale per sfruttare la fisica che fa perdere la testa e che Einstein una volta derideva come “azione spettrale a distanza”.

Chiamato Q4S perché si basa sulla creazione di un entanglement quantistico tra quattro fotoni, l’approccio della Boeing va oltre gli esperimenti cinesi ed europei sulla cosiddetta Quantum Key Distribution (QKD) – una tecnica che l’NSA e il NIST hanno definito impraticabile – e potrebbe collegare sensori quantistici molto distanti tra loro per effettuare misurazioni ultraprecise a lunga distanza, ha dichiarato l’ingegnere capo del progetto.

“Non stiamo facendo qualcosa su cui il governo è scettico”, ha dichiarato Jay Lowell, ingegnere capo della Boeing per il Disruptive Computing, Networks, & Sensors, in una telefonata di pre-release per i giornalisti prima del lancio ufficiale, previsto per la presentazione di Lowell al Quantum World Congress a Washington. “Stiamo infatti guardando oltre la QKD per [un] protocollo di comunicazione più generalizzato che sarebbe necessario per supportare una più ampia varietà di applicazioni quantistiche su una rete”. Quindi non si tratta solo di una chiave, ma di un completo protocollo di codifica quantistica.

La distribuzione di chiavi quantistiche, come dice il nome, utilizza coppie di particelle entangled per condividere chiavi crittografiche in modo sicuro su grandi distanze, chiavi che i destinatari possono poi utilizzare per codificare le comunicazioni successive su canali convenzionali non quantistici. Solo le chiavi stesse vengono trasmesse utilizzando i fenomeni quantistici.

L’approccio Q4S di Boeing, invece, utilizza due coppie di particelle entangled (in particolare particelle di luce, fotoni) per stabilire una correlazione quasi perfetta tra luoghi distanti. Se succede qualcosa a una particella di una coppia entangled, l’altra particella della coppia cambierà in modo da rifletterlo entro “un paio di centinaia di femtosecondi”, ha detto Lowell. In un secondo ci sono un milione di miliardi di femtosecondi, quindi si tratta effettivamente di un istante per tutti gli scopi pratici.

Perché questo tipo di correlazione è importante?

Pensate alle scene dei vecchi film di guerra o dei polizieschi in cui gli eroi si assicurano che i loro orologi siano tutti regolati alla stessa ora, consentendo loro di coordinare le azioni. Ora immaginate di poter “sincronizzare gli orologi” con persone che non sono vicine ma distanti

Questa sincronizzazione remota è importantissima per le applicazioni a livello militare, come, ad esempio, per le reti di comunicazione militare e i sistemi di puntamento, dove piccoli errori di coordinamento possono causare l’interruzione di comunicazioni criptate o il volo di missili fuori rotta.

Ma il Q4S potrebbe anche consentire a sensori ampiamente separati – forse radar, forse sensori quantistici del prossimo futuro – di confrontare le misure con una precisione effettivamente perfetta, ha affermato Lowell. Questo collegamento ad alta precisione consente ai sensori separati di agire, in effetti, con la potenza di un singolo sensore gigante, il cosiddetto array di base molto grande.

Infine, Lowell ha suggerito che il Q4S potrebbe essere utilizzato per creare una rete tra computer quantistici ampiamente separati, consentendo loro di scambiare direttamente informazioni quantistiche.

“Stiamo superando i limiti di ciò che viene fatto nello spazio delle reti quantistiche”, ha dichiarato ai giornalisti. “In sostanza, questo è il protocollo di comunicazione generalizzato necessario per una rete quantistica che non si limita a inviare un flusso di singoli fotoni, [ma] una rete quantistica globale che collega sensori quantistici e computer quantistici”.

Per realizzare questa visione ci vorrà un po’ di tempo, ha ammesso Lowell: “È ancora presto”. La Boeing ha testato con successo l’entanglement Q4S a terra, in laboratorio, ma per comunicare in modo efficiente ed efficace su lunghe distanze è necessario che funzioni nello spazio, su un satellite di comunicazione. Per questo motivo, al momento, stanno rafforzando l’apparecchiatura contro il vuoto, le radiazioni, lo shock fisico del lancio di un razzo e tutti gli altri rischi dello spazio.

Poi, l’anno prossimo, lanceranno il loro esperimento Q4S su un satellite Astro Digital Corvus. No, non uno della Boeing, ha riconosciuto Lowell. “I colleghi mi hanno fatto arrabbiare”, ha detto ai giornalisti, ma Astro Digital ha dimostrato la capacità di fornire la potenza necessaria in un pacchetto compatto.

Anche supponendo che il lancio del 2026 abbia successo, la Boeing dovrà elaborare i dati e condurre “probabilmente più di un” esperimento aggiuntivo prima che la tecnologia sia pronta per l’uso reale, ha detto Lowell. Ma, ha proseguito, “siamo abbastanza fiduciosi che non si tratti di una questione di “se”, ma di “quando””