دانشمندان چینی نخستین شبکه ماهواره ای کوانتومی جهان را ساختند

edame
نوامبر 13, 2019 0 Comment

ماهواره کوانتومی چین موسوم به QUESS به اولین نتیجه موفقیت آمیز خود در تشکیل شبکه کوانتومی و انتقال سیگنالای غیر قابل هک رسید. در مقاله ای که امروز در ژورنال علمی Science منتشر شده، محققین آکادمی علوم چین اعلام کردن ماهواره اونا با موفقیت تونسته فوتونای پیچیده (entangled) رو بین سه ایستگاه که در فاصله بیشتر از ۱۲۰۰ کیلومتری همدیگه روی زمین قرار داشتن، منتقل کنه.

این موفقیت، طولانی ترین مورد انتقال فوتون در هم تنیده تا به امروز، و اولین مورد بین زمین و فضا حساب می شه. محققین می گن نتیجه کار اونا «راه تازه ای رو پیش روی مخابرات کوانتومی کاربردی و آزمایشات نورشناسی کوانتومی ریشه ای باز می کنه که اجرای اونا روی زمین ممکن نیس.»

این ماهواره که حدود ۱۰ ماه قبل یعنی آگوست ۲۰۱۶ به فضا پرتاب شد، از یه کریستال واسه تولید یه جفت فوتون در هم تنیده در فضا استفاده می کنه [در هم پیچیدگی کوانتومی چیه؟]. بعد این فوتونا با انتقال فاصله حدود ۲۴۰۰ کیلومتر در فضا، به ایستگاه مبدأ در چین منتقل شدن.

در حالت تئوری، فوتونای در هم تنیده می تونن در هر فاصله ای وضعیت خود رو حفظ کنن، اما در عمل انتقال جفت فوتونا بدون از بین رفتن در هم پیچیدگی بسیار سخته. در واقع در بهترین فیبرهای نوری الان، فوتونای در هم تنیده با طی فاصله بیشتر از ۲۴۰ کیلومتر از همدیگه جدا می شن، اما اگه بشه بر این مشکل غلبه کرد و این ویژگی رو نگهداشت، به یه کانال ارتباطی دست پیدا میکنیم که اصلا قابل دستکاری و نفوذ نیس.

مهم ترین کاربرد این فوت وفن، در بخش «رمزنگاری کوانتومی» و پخش کلید کوانتومی در شبکه هاست که به متخصصین امنیت اجازه میده کلیدهای رمزنگاری پیچیده و طولانی رو به صورت به طور کاملً ایمن در شبکه انتقال بدن. هرگونه دستکاری در این اطلاعات خیلی راحت قابل تشخیص میشه، چون مشاهده فوتونا بدون تغییر دادن اونا امکان نداره.

الان، شبکه های کوانتومی یکی از نویدبخش ترین فناوریا در بخش شبکه های فیبری زمینی هستن و وسایل مسیریاب خاص می تونن طوری تکنیکای فوق رو روی زیرساختای کابلی فیبر نوری به اجرا درآورند. اولین شبکه مثل این در سال ۲۰۰۳ بین دانشگاه هاروارد، دانشگاه بوستون و یه آزمایشگاه خصوصی تشکیل شد و طی سالای پس از اون، شرکتای دیگری هم اینجوری و روش جاه طلبانه روی آوردن.

شرکت سوئیسی ID Quantique در سال ۲۰۱۴ طرح پایه یه شبکه کوانتومی رو معرفی کرد که می تونه بزرگ ترین مراکز داده در قاره آمریکای شمالی رو به همدیگه وصل سازه؛ در چین هم یه تیم جداگونه روی پروژه لینک کوانتومی ۲۰۰۰ کیلومتری بین پکن و شانگهای کار می کنن که با تکیه بر فیبر، می تونه لینک ماهواره ای رو به فواصل دورتر منتقل کنه. با این حال، وجود فیبرهای فیزیکی باعث می شه تا فاصله قابل پیمایش به وسیله یه فوتون محدود باشه.

به گفته شرکت ID Quantique یه لینک ماهواره ای مطمئن و پایدار، می تونه همه شبکه های فیبری الان رو به شکل یه شبکه کوانتومی جهانی به صورت کامل درآورد. حال نتیجه کار چینیا نشون میده که ایده تشکیل شبکه مخابرات کوانتومی از فضا به طور کاملً شدنیه، و میشه شبکه های پخش کلید امنیتی محلی در زمین رو از راه لینک ماهواره ای با همدیگه در رابطه ساخت.

گفتنیست چین تنها کشوری نیس که می خواد شبکه های کوانتومی رو به فضا ببره. دانشگاه استرثکلاید اسکاتلند در همکاری با دانشگاه ملی سنگاپور میخوان همین فوت وفن در هم پیچیدگی رو با به کار گیری ماهواره های ارزون قیمت Cubesat اجرا کنن. هم اینکه یه تیم از کانادا هم به روشی واسه تولید فوتونای در هم تنیده روی زمین، قبل از فرستان به فضا رسیده.