Space Quantum Communication

Il ruolo predominante svolto dalla comunicazione nella nostra società rende cruciale il problema di trasmettere in modo sicuro informazioni sensibili. La fisica quantistica può essere sfruttata per risolvere questo problema a un livello di sicurezza irraggiungibile dai protocolli classici. L'applicazione della fisica quantistica al problema della comunicazione è la base del nuovo campo della comunicazione quantistica, di cui la crittografia quantistica rappresenta il maggiore successo. Tuttavia, la comunicazione quantistica è molto più sensibile alle perdite nel canale rispetto alla comunicazione classica. L'alto livello di perdite dei sistemi in fibra limita a poche centinaia di chilometri la massima distanza che può essere coperta, rendendo necessaria la ricerca di un nuovi metodi per raggiungere maggiori distanze. Una soluzione promettente per risolvere questo problema ed estendere la comunicazione quantistica su scala mondiale sembra essere l'impiego di satelliti. Questa tesi studia alcuni aspetti della comunicazione quantistica da un punto di vista sperimentale. Presenta sia lo studio in laboratorio di alcuni protocolli di comunicazione quantistica, sia la caratterizzazione sperimentale del canale spaziale simulando una sorgente nello spazio usando il segnale riflesso dai retro-riflettori presenti sui satelliti di geodesia. Inoltre, presenta anche alcuni risultati tecnici come la costruzione di una sorgente di fotoni entangled in polarizzazione caratterizzata da alto tasso di produzione e il lavoro di miglioramento della stazione ricevente per la comunicazione quantistica spaziale presso il Matera Laser Ranging Observatory.