בעזרת הלוויין "מו-ג'י", פיזיקאים מסין, סינגפור ובריטניה חיברו את הערים ננשאן ודלינגהה עם קו התקשורת הקוונטי המלא והארוך ביותר המוגן מפני פריצה.
"באמצעות לוויין תקשורת ביצענו חילופי מפתחות קוונטיים בין שתי תחנות קרקע המרוחקות 1120 ק"מ זה מזה. זה התאפשר הודות לעובדה שהגדלנו את יעילות השידור של פוטונים מסתבכים בפקטור של כארבעה והשגנו מהירות של 0,12 סיביות לשנייה", כותבים החוקרים.
אחת הבעיות העיקריות בתפעול מערכות תקשורת קוונטיות מודרניות היא שאור "דוהה" בהדרגה כאשר הוא עובר דרך סיב אופטי. לכן, בעת שימוש במערכות העברת נתונים יבשתיות, המרחק בין צמתי רשת קוונטיים הוא כעת רק כמה מאות קילומטרים.
פיזיקאים מנסים לפתור בעיה זו בשתי דרכים. מצד אחד, ניתן לעקוף אותו בעזרת מה שנקרא משחזר של אותות קוונטיים - מכשירים שיכולים לקרוא את האותות הקוונטיים שנכנסים אליהם, להגביר אותם ולשלוח אותם לנמען, מבלי לפגוע בשלמות הנתונים.
מצד שני, ניתן להגדיל את טווח השידור של מידע קוונטי על ידי החלפת נתונים לא באמצעות כבלים סיבים אופטיים יבשתיים, אלא באמצעות לווייני תקשורת. בפרט, עוד בספטמבר 2016, מדענים סינים בהנהגתו של פרופסור מאוניברסיטת שנגחאי ג'יאן-וויי פאן השיקו מכשיר דומה - הגשושית המסלולית Mo-Tzi. בנוסף, הם השתמשו בו בהצלחה במפגשי העברת המידע הקוונטי ה"בין-יבשתיים" הראשונים.
ניסויים אלה, כפי שציינו פאן ועמיתיו, הראו שניתן להעביר נתונים מוצפנים בצורה דומה. עם זאת, מספר הפוטונים המשודרים לא הספיק כדי להצפין את החיבור במלואו בתוך הפרוטוקולים הסטנדרטיים של קווי תקשורת יבשתיים.
זאת בשל העובדה ש"מו-צי" נשארת ב"שדה הראייה" של תחנות קרקע לזמן קצר למדי. במהלך הזמן הזה, אתה צריך להספיק להעביר את המפתח המלא להצפנת הנתונים שיעברו דרך קווים יבשתיים. ניתן להשיג זאת בשתי דרכים - להגביר את היעילות של המערכת הקיימת כבר לאיתור פוטונים מסתבכים, או להפוך את המקור שלהם לחזק יותר.
פאן ועמיתיו עשו את המסלול הראשון, והגדילו את הרגישות של טלסקופים מבוססי קרקע הפועלים כמקלטי אותות קוונטיים קוסמיים, כמו גם פיתחו רכיבים אופטיים ומכניים חדשים המאפשרים למכשירים אלה לכוון את Mo-Tzu בצורה מדויקת יותר וללכוד יותר סבוכים. חלקיקי אור.
באמצעות טלסקופים אלה יצרו הפיזיקאים ערוץ תקשורת קבוע שחיבר בין הערים הסיניות ננשאן ודלינגהה, הממוקמות במרחק של 1120 ק"מ זו מזו. הוא יכול לשדר מפתח מלא להצפנת נתונים בתוך סשן תקשורת קצר עם הלוויין, שנמשך לא יותר מ-285 שניות. במהלך תקופה זו, ניתן לראות את "מו-ג'י" בו-זמנית בננשאן ובדלינגה.
לפיכך, כפי שציינו פאן ועמיתיו, מדענים שברו את כל שיאי ה"קרקע" הקיימים למרחק השידור של מפתחות קוונטיים. בעבר, הפיזיקאים השיגו זאת רק במרחקים של כמאה קילומטרים, בעוד ש"מו-צו" הצליח להגדיל את ההישג הזה פי עשרה.
עם זאת, עד כה מהירות העברת הנתונים נמוכה ביותר - בית אחד של מידע מועבר למשך כדקה וחצי. מדענים מאמינים שהם יוכלו לזרז את שליחת המפתחות הקוונטיים מאות פעמים אם יגדילו את הספק המשדר על סיפון "מו-צו" בשני סדרי גודל. הם כבר עשו זאת במהלך ניסויי לווין אחרים.
אם הרעיון הזה יצליח, הפיזיקאים מקווים שהוא יהפוך את "מו-צו" מלוויינים קוונטיים ניסיוניים לקטגוריה של מערכות תקשורת שניתן להשתמש בהן בפועל כדי ליצור מעין אינטרנט קוונטי קוסמי.
קרא גם: