گزارشها نشان میدهند که برنامهی ماهوارهی کوانتومی چین برای انتقال اطلاعات بدون امکان نفوذ طراحی شده است.
بهگزارش تکناک، دستیابی به ارتباطات کوانتومی (quantum : minimum amount of any physical entity involved in an interaction) در مدار بالاتر، هدف تمام بازیگران دولتی و خصوصی است که تخصص و منابع مالی کافی را دارند. درحالیکه محاسبات کوانتومی و قابلیت ارتباط در کانالهای نفوذناپذیر و جاسوسی برای اکثر جوامع جالب است، تنها چین توانسته است در سال ۲۰۱۶ ماهوارهای ارتفاعپایین به نام Micius را بهعنوان اولین ماهواره کوانتومی فعال و دارای قابلیت انجام تحقیقات دوطرفه و ترافیک اطلاعات کوانتومی بین فضا و سطح زمین را ساخته است.
آمریکا هنوز ماهوارهای عملیاتی برای توزیع کلید کوانتومی ندارد که بهصورت عمومی شناخته شده باشد. در اروپا نیز انتظار میرود که این فناوری در سال آینده راهاندازی شود. باوجوداین، چین قصد دارد ارتباطات توزیع کلید کوانتومی (QKD) را به ارتفاعات جدیدی برساند و راههایی برای شکستن محدودیت فعلی خود در ارتفاع ۳۱۰مایلی (حدود ۵۰۰کیلومتری) در مدار زمین ثابت را بهسمت شعاع حداکثر ۶۲۰۰مایلی (۱۰٬۰۰۰کیلومتری) برنامهریزی میکند.
وانگ جیانیو، رئیس مؤسسهی پژوهشی پیشرفتهی هنگژوی دانشگاه علوم چین (CAS) گفت:
شبکههای ماهوارهای کوانتومی در ارتفاعات پایین و پلتفرمهای آزمایش علمی کوانتومی در ارتفاعات متوسط و بالا، مسیرهای اصلی توسعه در آینده هستند.
درحالیکه زمانبندی برای QKD در ارتفاع متوسط و بالا اعلام نشده، فرایند کار در حال انجام است تا مشکلات موجود بر سر راه رسیدن به آنجا حل و درک شوند. بهنوشته تامزهاردور، ماهوارههایی که در ارتفاعات بالاتر قرار میگیرند، بخشهای بزرگتری از سطح زمین و ایستگاههای زمینی اضافی را میتوانند پوشش دهند که امکان ارتباط کوانتومی گستردهتر و مقاومتر را فراهم میکند.
بااینحال، فاصله بهطور دقیق در افزایش بقای کیوبیتهای حامل اطلاعات کمکی نمیکند و ماهوارههای در ارتفاع بالا به فناوری بهبودیافتهی سرکوب لرزش میکروی روی بردارها (Improved On-Board Micro-Vibration Suppression Technology) نیازمند هستند تا فضاپیماها بتوانند سیگنالهای دقیق نوری یا لیزری را ارسال کنند. خوشبختانه فوتون ها در باند ۱۵۵۰ نانومتر که در ارتباطات روزمرهی فیبرنوری استفاده میشود، میتوانند برای این منظور بهرهبرداری شوند و مراحل اجرا و انطباق را آسانتر میکنند.
درحالحاضر، ارتباطات کوانتومی مبتنیبر ماهواره از حساسیت درهمتنیدگی فوتونها (ذرات نوری فردی که میتوانند کوانتیزه شوند) بهمنظور استفاده از آنها بهعنوان حاملان اطلاعات بهره میبرند. مانند سیستم دودویی اطلاعات، فوتون تکی میتواند به شیوهای خاص قطبی شود و با توانایی تشخیص بیش از یک حالت، میتواند بهعنوان اطلاعات رمزگذاری شود.
باتوجهبه این توانایی کدگذاری اطلاعات مفید درون فوتونها، توزیع کلید کوانتومی (QKD) از ویژگی درهمتنیدگی برای ایجاد یک جفت کیوبیت میان دو فوتون جدا استفاده میکند. ناگفته نماند که سیستم تکی برای توصیف یکی از آنها به توصیف دیگری نیاز دارد. بهدلیل اینکه این کیوبیتها برپایهی نوری هستند، مقاومت بیشتری دربرابر اختلالات خارجی نشان میدهند و این امر آنها را بهعنوان گزینههای اصلی برای انتقال اطلاعات حساس در فواصل بلند، بهویژه بین زمین و جوّ زمین و فضا قرار میدهد.
در این مرحله، رسیدن اطلاعات (فوتون درهمتنیده) به مقصد یا نرسیدن آن به نبود اختلالاتی وابسته میشود که به فروپاشی حالت درهمتنیدهی آن و ازدستدادن تمام اطلاعات در حال عبور میتواند منجر شود.
نتیجهی توزیع کلید کوانتومی با سرعت نور و ارتباطات رمزگذاریشده با کلید کوانتومی آیندهای است که در آن جریانهای ارتباطی خاص هکنشدنی و نفوذناپذیر خواهند شد؛ اما متخصصان کاربلد تا حدی میتوانند آن را مسدود کنند. این مسئله برای طراحی سیستمهای ارتباطات کوانتومی با قابلیت اعتماد و تکرارپذیری بیشتر تأثیراتی بهدنبال دارد؛ زیرا ارتباطات متوقفشده میتواند عواقبی مانند رمزنگاری نکردن اطلاعات داشته باشد.
اخیراً ماهواره Micius با موفقیت توانست کلیدهای کوانتومی را بین شهرهای دلینگا و ناشان که فاصلهی آنها از یکدیگر 756 مایل است، توزیع کند. در همین حال، سامانهی QKD اروپا که آژانس فضایی اروپا (ESA) آن را تنظیم کرده است، انتظار دارد که اولین ماهواره QKD اروپا با نام Eagle-1 از سال 2024 در فضا قرار گیرد.
واضح است که چین قصد دارد از تجربهی خود در سیستم QKD در مدار پایین بهرهبرداری کند و از ایمنی و تکرارپذیری آن بهره ببرد. با درنظرگرفتن توان انتقال محدود سیستمهای QKD فعلی، احتمالاً دههها طول میکشد تا این برنامهها گسترش یابند و حتی بیشتر زمان میبرد تا برای ارتباطات در سیستمهای غیرحیاتی استفاده شوند.
