فیزیکدانانی از چین، سنگاپور و بریتانیا با کمک ماهواره "Mo-Ji" شهرهای نانشان و دلینگا را با طولانی ترین خط ارتباطی کوانتومی کامل محافظت شده از هک وصل کردند.
ما با استفاده از یک ماهواره ارتباطی، یک تبادل کلید کوانتومی بین دو ایستگاه زمینی که 1120 کیلومتر از هم فاصله دارند، انجام دادیم. محققین می نویسند که این امر با این واقعیت امکان پذیر شد که راندمان انتقال فوتون های درهم تنیده را حدود چهار برابر افزایش دادیم و به سرعت 0,12 بیت در ثانیه دست یافتیم.
یکی از مشکلات اصلی در عملکرد سیستم‌های ارتباطی کوانتومی مدرن این است که نور در هنگام حرکت در فیبر نوری به تدریج "محو" می‌شود. بنابراین، هنگام استفاده از سیستم های انتقال داده های زمینی، فاصله بین گره های شبکه کوانتومی اکنون تنها چند صد کیلومتر است.
فیزیکدانان از دو طریق سعی در حل این مشکل دارند. از یک طرف، می توان با کمک به اصطلاح تکرار کننده های سیگنال های کوانتومی دور زد - دستگاه هایی که می توانند سیگنال های کوانتومی وارد شده به آنها را بخوانند، آنها را تقویت کرده و به مخاطب ارسال کنند، بدون اینکه یکپارچگی داده ها نقض شود.
از سوی دیگر، می توان با تبادل اطلاعات نه از طریق کابل های فیبر نوری زمینی، بلکه از طریق ماهواره های ارتباطی، دامنه انتقال اطلاعات کوانتومی را افزایش داد. به طور خاص، در سپتامبر 2016، دانشمندان چینی تحت رهبری پروفسور دانشگاه شانگهای، جیان وی پان، دستگاه مشابهی را پرتاب کردند - کاوشگر مداری Mo-Tzi. علاوه بر این، آنها با موفقیت از آن برای اولین جلسات انتقال اطلاعات کوانتومی "بین قاره ای" استفاده کردند.
این آزمایش‌ها، همانطور که پان و همکارانش اشاره کردند، نشان داد که داده‌های رمزگذاری شده را می‌توان به روشی مشابه منتقل کرد. با این حال، تعداد فوتون های ارسالی برای رمزگذاری کامل اتصال در پروتکل های استاندارد خطوط ارتباطی زمینی کافی نبود.
این به این دلیل است که "Mo-Tzi" برای مدت کوتاهی در "میدان دید" ایستگاه های زمینی باقی می ماند. در طول این مدت، باید زمان داشته باشید تا کلید کامل رمزگذاری داده هایی را که از طریق خطوط زمینی عبور می کنند، انتقال دهید. این را می توان از دو طریق به دست آورد - افزایش کارایی سیستم موجود برای تشخیص فوتون های درهم تنیده یا قدرتمندتر کردن منبع آنها.
پان و همکارانش اولین مسیر را انتخاب کردند و حساسیت تلسکوپ‌های زمینی را که به عنوان گیرنده سیگنال‌های کوانتومی کیهانی عمل می‌کنند، افزایش دادند و همچنین اجزای اپتیکی و مکانیکی جدیدی را توسعه دادند که به این ابزارها اجازه می‌دهد تا Mo-Tzu را با دقت بیشتری هدف قرار دهند و درهم‌تنیده‌تر را ضبط کنند. ذرات نور
فیزیکدانان با استفاده از این تلسکوپ ها یک کانال ارتباطی دائمی ایجاد کردند که شهرهای نانشان و دلینگا چین را در فاصله 1120 کیلومتری از یکدیگر به هم متصل می کرد. این می تواند یک کلید کامل را برای رمزگذاری داده ها در یک جلسه ارتباط کوتاه با ماهواره که بیش از 285 ثانیه طول نمی کشد، ارسال کند. در این مدت «مو-جی» را می توان همزمان در نانشان و دلینگه دید.
بنابراین، همانطور که پان و همکارانش اشاره کردند، دانشمندان تمام رکوردهای "زمینی" موجود برای فاصله انتقال کلیدهای کوانتومی را شکستند. در گذشته، فیزیکدانان تنها در فواصل حدود صد کیلومتری به این امر می رسیدند، در حالی که «مو-تزو» توانست این دستاورد را ده برابر کند.
با این حال، تا کنون سرعت انتقال داده بسیار کم است - یک بایت اطلاعات برای حدود یک و نیم دقیقه منتقل می شود. دانشمندان بر این باورند که در صورت افزایش دو مرتبه بزرگی قدرت فرستنده روی "Mo-Tzu"، می توانند ارسال کلیدهای کوانتومی را صدها برابر افزایش دهند. آنها قبلاً این کار را در طول آزمایش های ماهواره ای دیگر انجام داده اند.
اگر این ایده موفقیت آمیز باشد، فیزیکدانان امیدوارند که "Mo-Tzu" را از ماهواره های کوانتومی آزمایشی به دسته ای از سیستم های ارتباطی تبدیل کند که می تواند در عمل برای ایجاد نوعی اینترنت کوانتومی کیهانی استفاده شود.
همچنین بخوانید: