پژوهشگران چینی یک پیام کوانتومی غیرقابل نفوذ به فضا می‌فرستند

پژوهشگران چینی از سال ۲۰۱۸ در حال بررسی نحوه اشتراک‌گذاری مخفیانه کلیدهای کوانتومی میان ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی هستند و حالا امکان ارسال پیام کوانتومی غیرقابل نفوذ به فضا فراهم شده است.

چین با دستاورد اخیرش می‌تواند میان ماهواره «Micius» و سه سایت زمینی ارتباط برقرار و آن را به بزرگترین شبکه کوانتومی امن جهان تبدیل کند. با این وجود ابزار محرمانه کوانتومی مورد استفاده این ماهواره دارای چندین نشتی بود که باعث ‌شد پژوهشگران به دنبال نوع پیشرفته‌تر رمزگذاری کوانتومی به نام «MDI-QKD» باشند. حالا محققان توانسته‌اند برای اولین بار و بدون نیاز به هیچ‌گونه فیبر نوری، بطور بی‌سیم کلید کوانتومی MDI-QKD را منتقل کنند و حالا آماده ارسال آن به Micius هستند.

به گفته یکی از پژوهشگران ارتباطات کوانتومی در کانادا به نام «دانیل اوبلاک» که البته نقشی در پژوهش اخیر نداشته، این نتایج اهمیت بالایی برای ارتباطات کوانتومی دارد:

«نتایج بدست آمده از سوی این گروه چینی برای ارتباطات کوانتومی بسیار قابل توجه است و پنجره جدیدی برای شبکه‌های رمزگذاری شده کوانتومی وابسته به ماهواره‌ها و فیبر نوری باز می‌کند، قابلیتی که با فناوری کنونی قابل دسترسی نیست.»

در سال‌های اخیر پژوهشگران شروع به ساخت نمونه اولیه شبکه‌های توزیع کلید کوانتومی با استفاده از فوتون‌ها یا ذرات نور کرده‌اند که می‌تواند انتقال داده‌ها را امن‌تر کند. در رمزگذاری MDI-QKD، فرستنده و گیرنده یک پیام بطور همزمان فوتون‌های کلید کوانتومی خود را به یک شخص ثالث ارسال می‌کنند و هرکدام از فوتون‌ها حاوی یک بیت از اطلاعات هستند. نیازی به امن بودن این شخص ثالث نیست و همچنین نمی‌تواند داده‌ها را بخواند.

در حالی که انتقال این کلیدها از طریق فیبر نوری مستقل امکان‌پذیر است، ارسال بی‌سیم آن‌ها چالش‌های مخصوص به خود را دارد و به همین دلیل آزمایش اخیر پژوهشگران چینی اهمیت بالایی دارد. چین از سال ۲۰۱۸ در حال کار روی استاندارد QKD به همراه Micius است و اخیرا توانسته به چنین موفقیتی دست پیدا کند.

در پژوهش اخیر محققان توانسته‌اند یک کلید امن MDI-QKD را بین دو ساختمان با فاصله ۱۹.۲ کیلومتر در شهر «هفئی» جابه‌جا کنند. برای اینکه فوتون‌ها در یک زمان مشخص به محل مشترکی برسند، پژوهشگران الگوریتم‌هایی برای محاسبات نوسانات ناشی از اتمسفر برای دستگاه‌های فرستنده و گیرنده توسعه دادند.

با وجود چنین موفقیتی، ارسال MDI-QKD به فضا مشکلات مخصوص به خود را دارد و با توجه به فاصله بسیار بیشتر، به الگوریتم‌های بهتری نیاز است. علاوه بر این، ماهواره‌ها در حال حرکت هستند که همین موضوع باعث بروز مشکلات دیگری می‌شود. با وجود تمام این موارد، پژوهشگران چینی خود را برای ارسال یک پیام کوانتومی غیرقابل نفوذ به فضا آماده می‌کنند.