Científicos de la Universidad de Tel Aviv (TAU) han construido la primera y más avanzada estación terrestre del país para el seguimiento, la detección, la obtención de imágenes hiperespectrales y la comunicación óptica y cuántica con satélites en órbita.
La estación está equipada con un sistema de seguimiento, una cámara primaria de alta velocidad, cámaras secundarias de seguimiento, equipos láser, detectores monofotónicos, un robot de seguimiento que puede transportar dos telescopios a la vez y una cúpula de observatorio de satélites con un diámetro de 4,25 metros.
En la actualidad, el observatorio está equipado con un telescopio de 61 centímetros sostenido por un brazo robótico. En una fase posterior, el observatorio contará también con cámaras térmicas e hiperespectrales, además de otro telescopio destinado a la fotografía infrarroja.
Según el profesor Yaron Oz, director del Centro de Ciencia y Tecnología Cuánticas de la TAU, “la estación terrestre está pensada para ver satélites, que son pequeños cuerpos de entre 400 y 500 kilómetros de altura que se mueven a unos 30.000 kilómetros por hora”. “El seguimiento de satélites requiere una habilidad muy precisa. El satélite se mueve muy deprisa, por lo que hay que obtener imágenes de él en varios rangos del espectro electromagnético y en el centro de la imagen para captar suficiente información sobre él”.
La nueva estación terrestre permitirá realizar estudios sobre comunicación óptica cuántica, además de la comunicación óptica normal, que utiliza láseres o LED de varias longitudes de onda. Las comunicaciones modernas transmiten datos cifrados utilizando las características cuánticas de los fotones individuales.
La comunicación cuántica está totalmente encriptada, según la teoría, afirmó Oz. “Un principio de la física cuántica impide la copia, por lo que es imposible lanzar un ciberataque y copiar los datos. En el momento en que alguien intenta escuchar una comunicación, arruina la señal original, por ejemplo alterando la polarización de los fotones, y ambas partes serán conscientes de que alguien estaba intentando escuchar. En teoría, funciona así. Hay muchas cuestiones de investigación práctica que hay que resolver”.
Citó como ejemplo el problema de la interferencia en una señal que no está causada por un intento de escucha sino, por ejemplo, por el clima. ¿Deberíamos emplear qubits o qudits (fotones con muchos estados, el equivalente cuántico del dígito binario o bit utilizado en informática clásica)? Y más en general, ¿cuántos datos pueden enviarse de esta manera en la breve ventana de tiempo de que dispone el satélite al pasar por encima de la estación terrestre?
Hay muchas preguntas sin respuesta. El estudio de la comunicación cuántica es totalmente experimental. Existen métodos de pruebas de laboratorio, pero sólo China, que lo hizo en 2016, ha demostrado con éxito dicha comunicación.
Parece que los estadounidenses también lo consiguieron, pero no informaron de nada en revistas revisadas por pares. Aparte de estos dos gigantes, unas pocas naciones se están preparando para exhibir esta capacidad, como Alemania, Singapur y ahora Israel.
¿Qué fases hay?
En un principio, los investigadores de la TAU intentarán crear una comunicación óptica entre estaciones terrestres, seguida de una comunicación cuántica entre estaciones terrestres y drones y, por último, entre estaciones terrestres y un satélite de uno de sus socios internacionales. Los científicos quieren reunir el dinero necesario para construir un satélite cuántico especial “azul y blanco” en los próximos dos o tres años.
Oz explicó que utilizaban la estrategia de “torre y empalizada”. Para aprender y mejorar las capacidades de posicionamiento, conmutación y sincronización de las fuentes de luz y los detectores monofotónicos, primero colocaremos un transmisor en el tejado del segundo edificio de la Facultad de Física con el fin de producir una clave cuántica inmune a una velocidad de cientos a miles de bits por segundo.
Más adelante, nos gustaría construir una red de comunicaciones cuánticas escalando el sistema de transmisión, integrándolo en un sistema aéreo, inicialmente utilizando drones. En algún momento, también nos gustaría poner en órbita nuestro propio satélite, que intentaría establecer una comunicación cuántica con la estación terrestre y un satélite en Singapur.
