Nejmenší satelit s systémovou technologií TU Berlin testuje kvantovou komunikaci ve vesmíru

Vzor QUICK³ v integračním laboratoři na katedře kosmických technologií s vývojovým týmem Technické univerzity v Berlíně.

Malý satelit QUICK³ slouží jako technologický demonstrátor pro komponenty budoucího kvantového satelitního systému.

Šťastný start rakety z kosmického střediska Vandenberg (Kalifornie, USA)

V pondělí 23. června 2025 úspěšně odstartoval malý satelit QUICK³ z kosmického střediska Vandenberg (Kalifornie, USA; GMT-7) na oběžnou dráhu Země. Mise má otestovat nové technologie pro odposlechově bezpečnou kvantovou komunikaci a provést kvantově fyzikální experiment za podmínek ve vesmíru. Technická univerzita v Berlíně hraje v výzkumném konsorciu klíčovou roli a přispívá rozhodujícími příspěvky k realizaci.

QUICK³ je malý satelit typu 3U-CubeSat – přibližně velikosti botníku a váží kolem čtyř kilogramů. Slouží jako demonstrační zařízení technologií pro komponenty budoucího kvantového satelitního systému. Na palubě je kvantový zdroj světla, který generuje jednotlivé částice světla (fotony) na základě dvourozměrného materiálu. Tyto fotony mají v budoucnu pomáhat bezpečně a odposlechově chráněně přenášet informace. Na rozdíl od klasických komunikačních systémů je při kvantovém přenosu každý nepozorovaný přístup k datům fyzicky vyloučen.

Propojení vědeckých komponent

Technická univerzita v Berlíně zajistila, že různé vědecké přístroje na satelitu spolupracují a spolehlivě jsou začleněny do celkového systému satelitu. Za tímto účelem vyvinul tým speciální elektronickou sestavu, která řídí experimenty ve vesmíru, ukládá měřicí data a později je přenáší na Zemi. Také mechanická konstrukce, která upevňuje citlivé součástky uvnitř satelitu, pochází z TU Berlín. Inženýři ji navrhli tak, aby odolala namáhání při startu raketou.

„Jedním z největších úkolů v tomto projektu bylo sladit rozhraní mezi vědeckými partnery a dodavatelem satelitního základu. Obor kosmické techniky na TU Berlín zde zastával klíčovou roli. Zajistili jsme, že celý systém funguje spolehlivě,“ říká systémový inženýr Philipp Werner z TU Berlín.

Julian Bartholomäus, vedoucí projektu na TU Berlín, vysvětluje: „Naše dlouholeté zkušenosti v oblasti kosmické techniky – jsme jediná univerzita na světě, která již vypustila přes 30 satelitů na orbitu – nám pomohly co nejvíce automatizovat experimenty na oběžné dráze. K tomu jsme využili řadu stávajících vývojů z naší mise TUBIN a mohli jsme tak pružně reagovat na změny v průběhu projektu.“

Technologický test a základní výzkum ve vesmíru

Přenášení jednotlivých fotonů přes velké vzdálenosti je přes optická vlákna omezené. Ve vesmíru však atmosféra světlo téměř nebrzdí – což je výhodou pro přenos jednotlivých fotonů. QUICK³ ověřuje, zda komponenty určené pro tento účel fungují spolehlivě i za podmínek na oběžné dráze. Mise tak přináší důležité poznatky pro budování budoucího globálního kvantového komunikačního sítě s mnoha satelity.

Dalším cílem mise je základní fyzikální otázka: tým chce otestovat, zda se potvrzuje takzvaná Bornova pravděpodobnostní interpretace kvantové mechaniky i ve stavu beztíže. Tato otázka dosud nebyla zkoumána za podmínek ve vesmíru. Zúčastněné týmy očekávají první vědecké výsledky do konce roku 2025.

Projekt je financován Spolkovým ministerstvem hospodářství a energetiky. Vedení má Prof. Dr. Tobias Vogl z Technické univerzity Mnichov, který spolu s týmem Friedrich-Schiller-Universität Jena postavil kvantový zdroj světla a integroval jej s optickým čipem od CNR-IFN v Itálii. Ferdinand-Braun-Institut pro vysokofrekvenční techniku v Berlíně vyvinulo laserový systém pro podněcování kvantového zdroje světla, který je řízen elektronikou z „National University of Singapore“.