לוויין סיני ייצר פוטונים שזורים קוונטית וישלח אותם לתחנות קליטה על כדור הארץ, בניסיון לייצר רשת תקשורת קוונטית

לוויין סיני חדש, שנועד לבצע ניסויים בתקשורת קוונטית בחלל, שוגר השבוע מסין. המדענים ינסו לראשונה ליצור מצב של שזירה קוונטית בין פוטונים בחלל ולשלוח אותם למרחקים ארוכים. הניסיון הוא חלק ממאמצים משותפים של סין ואוסטריה לבניית רשת תקשורת קוונטית. קבוצות אחרות, מיפן, מקנדה, מאיטליה ומסינגפור, שואפות גם הן לבצע ניסויים דומים בחלל.

תקשורת קוונטית מבוססת על העברת מידע באמצעות התכונות הקוונטיות של פוטונים בודדים, כגון הקיטוב שלהם. העברה כזו קשה לביצוע, משום שתכונות אלו משתנות בקלות וקשה לשמר אותן לאורך זמן או על פני מרחק גדול. בערוץ תקשורת קוונטי אפשר להשתמש במצב של שזירה קוונטית כדי להבטיח שהמידע יהיה מוצפן ולא יהיה אפשר לצותת לו. שזירה קוונטית מתקבלת כאשר שני חלקיקים או יותר מתוארים יחד (באמצעות פונקציית גל אחת) בצורה כזו שאי-אפשר להפריד ביניהם, כך שתכונותיו של חלקיק אחד תלויות בתכונותיו של האחר ומדידה של אחד מהם משפיעה על האחר. כדי ליצור שזירה קוונטית, מעבירים קרן לייזר דרך גביש לא לינארי. חלק קטן מאוד מהאור בקרן הלייזר עובר תהליך המרה, כך שפוטון אחד של הלייזר מתפצל לשני פוטונים שזורים קוונטית.

על פי התכנית, הלוויין הסיני ייצר שני פוטונים שזורים קוונטית וישלח אותם לתחנות קליטה באוסטריה ובסין. בגלל השזירה הקוונטית, מדידת הקיטוב של כל אחד משני הפוטונים תשפיע על הקיטוב של הפוטון האחר, גם במרחק 1,200 ק"מ זה מזה. באמצעות הפוטונים האלו אפשר ליצור מפתח הצפנה שגורם חיצוני אינו יכול לגלות אותו. כל גורם חיצוני שינסה לצותת לערוץ התקשורת וימדוד את הקיטוב של אחד הפוטונים ישפיע על הקיטוב של הפוטון האחר, וכך המשתמשים ברשת ידעו שמישהו מפריע לתקשורת.

על פי התכנית הסינית, אם יצליח הניסוי ישוגרו בתוך זמן קצר לוויינים נוספים. יידרשו בערך עוד 20 לוויינים כדי ליצור מערכת תקשורת שתכסה את כל כדור הארץ. עלות הלוויין הסיני היא כ-100 מיליון דולר, ומשקלו כ-600 ק"ג.

קבוצות מחקר אחרות ניסו להוזיל את המערכת בשיטות שונות, כגון שימוש בלוויינים קלים יותר ויצירת הפוטונים השזורים על הקרקע. קבוצת מחקר קנדית הציעה לשגר מיקרו-לוויין במשקל 30 ק"ג, שישמש רק להעברת פוטונים שזורים קוונטית שנוצרו על הקרקע. קבוצת מחקר באיטליה הצליחה בשנה שעברה להעביר פוטונים בודדים לחלל ובחזרה תוך שימוש בלוויינים קיימים כמראות. הפוטונים פגעו בלוויינים והוחזרו לכדור הארץ תוך שמירה על הקיטוב שלהם ועל שאר תכונותיהם הקוונטיות.

תחום התקשורת הקוונטית מתפתח במהירות, אך האתגרים עודם רבים. החוקרים שואפים להגדיל את קצב העברת המידע והפוטונים, להעביר ולשמר את מצבם הקוונטי לאורך מרחקים ארוכים על כדור הארץ ובחלל, ולשלב פוטונים שזורים קוונטית מכמה מקורות שונים. הדרך עוד ארוכה, והלוויין הסיני יהיה רק ראשון מבין רבים בדרך ליצירת אינטרנט מבוסס תקשורת קוונטית.

 

תגובה אחת

  • אנונימי

    נסיון למדוד את מצב הקיטוב של הפוטון ושנה את מצב הקיטוב של הפוטון

    השזור שלו וכך למעשה מנעול של ההצפנה ינעל.
    גאוני