بمساعدة القمر الصناعي "Mo-Ji" ، ربط علماء الفيزياء من الصين وسنغافورة وبريطانيا العظمى مدينتي نانشان وديلنغا بأطول خط اتصالات كمي كامل محمي من القرصنة.
"باستخدام قمر صناعي للاتصالات ، قمنا بتبادل مفتاح كمي بين محطتين أرضيتين تفصل بينهما 1120 كيلومترًا. لقد أصبح هذا ممكنًا بفضل حقيقة أننا زدنا كفاءة إرسال الفوتونات المتشابكة بمعامل يبلغ حوالي أربعة وحققنا سرعة قدرها 0,12 بت في الثانية "، كتب الباحثون.
تتمثل إحدى المشكلات الرئيسية في تشغيل أنظمة الاتصالات الكمومية الحديثة في أن الضوء "يتلاشى" تدريجيًا عند التحرك عبر الألياف الضوئية. لذلك ، عند استخدام أنظمة نقل البيانات الأرضية ، فإن المسافة بين عقد الشبكة الكمية هي الآن بضع مئات من الكيلومترات فقط.
يحاول الفيزيائيون حل هذه المشكلة بطريقتين. فمن ناحية ، يمكن تجاوزه بمساعدة ما يسمى مكررات الإشارات الكمومية - وهي أجهزة يمكنها قراءة الإشارات الكمية التي تدخلها وتضخيمها وإرسالها إلى المرسل إليه ، دون المساس بسلامة البيانات.
من ناحية أخرى ، من الممكن زيادة نطاق إرسال المعلومات الكمية عن طريق تبادل البيانات ليس من خلال كابلات الألياف الضوئية الأرضية ، ولكن من خلال أقمار الاتصالات. على وجه الخصوص ، في سبتمبر 2016 ، أطلق العلماء الصينيون تحت قيادة الأستاذ في جامعة شنغهاي جيان وي بان جهازًا مشابهًا - مسبار Mo-Tzi المداري. بالإضافة إلى ذلك ، فقد استخدموها بنجاح في جلسات نقل المعلومات الكمومية الأولى "العابرة للقارات".
أظهرت هذه التجارب ، كما لاحظ بان وزملاؤه ، أنه يمكن نقل البيانات المشفرة بطريقة مماثلة. ومع ذلك ، لم يكن عدد الفوتونات المرسلة كافياً لتشفير الاتصال بالكامل ضمن البروتوكولات القياسية لخطوط الاتصال الأرضية.
ويرجع ذلك إلى حقيقة أن "Mo-Tzi" لا يزال في "مجال رؤية" المحطات الأرضية لفترة قصيرة نوعًا ما. خلال هذا الوقت ، يجب أن يكون لديك وقت لنقل المفتاح الكامل لتشفير البيانات التي ستمر عبر الخطوط الأرضية. يمكن تحقيق ذلك بطريقتين - لزيادة كفاءة النظام الحالي للكشف عن الفوتونات المتشابكة ، أو لجعل مصدرها أكثر قوة.
اتخذ بان وزملاؤه المسار الأول ، حيث زادوا من حساسية التلسكوبات الأرضية التي تعمل كمستقبلات للإشارات الكمية الكونية ، بالإضافة إلى تطوير مكونات بصرية وميكانيكية جديدة تسمح لهذه الأدوات باستهداف Mo-Tzu بدقة أكبر والتقاط المزيد من التشابك. جزيئات الضوء.
باستخدام هذه التلسكوبات ، أنشأ الفيزيائيون قناة اتصال دائمة تربط مدينتي نانشان وديلينجا الصينيتين ، الواقعتين على مسافة 1120 كيلومترًا من بعضهما البعض. يمكنه نقل مفتاح كامل لتشفير البيانات خلال جلسة اتصال قصيرة مع القمر الصناعي ، والتي لا تدوم أكثر من 285 ثانية. خلال هذا الوقت ، يمكن رؤية "Mo-Ji" في نفس الوقت في Nanshan و Delinghe.
وهكذا ، كما لاحظ بان وزملاؤه ، حطم العلماء جميع سجلات "الأرض" الموجودة لمسافة إرسال المفاتيح الكمومية. في الماضي ، حقق الفيزيائيون هذا فقط على مسافات حوالي مائة كيلومتر ، بينما كان "مو-تزو" قادرًا على زيادة هذا الإنجاز عشرة أضعاف.
ومع ذلك ، فإن سرعة نقل البيانات منخفضة للغاية حتى الآن - حيث يتم نقل بايت واحد من المعلومات لمدة دقيقة ونصف تقريبًا. يعتقد العلماء أنهم سيكونون قادرين على تسريع إرسال المفاتيح الكمية مئات المرات إذا قاموا بزيادة قوة جهاز الإرسال على متن "Mo-Tzu" بمقدار ضعفين. لقد فعلوا ذلك بالفعل خلال تجارب الأقمار الصناعية الأخرى.
إذا نجحت هذه الفكرة ، يأمل الفيزيائيون أنها ستحول "Mo-Tzu" من أقمار صناعية كمومية تجريبية إلى فئة من أنظمة الاتصال التي يمكن استخدامها عمليًا لإنشاء نوع من الإنترنت الكمي الكوني.
اقرأ أيضا: