إرسال معلومات كمية في شكل كيوبتات (تشوانتوم بت) بنجاح منذ سنوات. كما أن عوامل أخرى مثل انحناء الأرض تعوق بشدة مسافة إرسال البيانات. الآن ، وللمرة الأولى ، قام العلماء الإيطاليون بتبادل ناجح للفوتون الوهمي بين الأرض ودور القمر الصناعي على ارتفاع 1485 كم. على الرغم من أن الإرسال قد يكون مقيدًا هنا على الأرض ، إلا أن استخدام الأقمار الصناعية سيزيد بشكل كبير من نطاق مثل هذا النظام ، وربما يبدأ عصرًا من الاتصالات الكمية لمسافات طويلة مع الفضاء.
الميزة الرئيسية للاتصالات الكمومية هي أنها آمنة تمامًا من الاختراق. في عالم من نقل المعلومات الواعية للأمن ، فإن إمكانية إرسال المعلومات المخفية في الحالات الكمومية للفوتونات ستكون مرغوبة للغاية. إن العيب الرئيسي في إرسال الصور المشفرة هنا على الأرض هو تدهور البيانات حيث أن الفوتونات مبعثرة بواسطة جزيئات الغلاف الجوي. الرقم القياسي الحالي يبلغ 144 كم لفوتون مشفر للسفر على طول خط البصر دون أن يفقد رمزه الكمي. يمكن زيادة هذه المسافة بإطلاق الفوتونات المشفرة على طول الألياف الضوئية.
ولكن ماذا لو استخدمت الأقمار الصناعية كعقد لتوصيل الفوتونات المشفرة عبر الفضاء؟ من خلال تصوير الفوتونات بشكل مستقيم ، يحتاجون إلى السفر عبر 8 كم فقط من الأجواء الكثيفة. هذا هو بالضبط ما يأمل باولو فيلوريسي وفريقه في قسم هندسة المعلومات ، جامعة بادوفا مع المتعاونين في معاهد أخرى في إيطاليا والنمسا. في الواقع ، لقد اختبروا بالفعل "تبادل الفوتون الواحد" بين محطة أرضية والساتل الجيوديسي التجريبي الياباني أجيساي مع بعض النتائج الجيدة.
“يتم توجيه نبضات الليزر الضعيفة ، المنبعثة من المحطة الأرضية ، نحو قمر صناعي مجهز بعاكسات للزاوية المكعبة. يعكس هذا جزءًا صغيرًا من النبضة ، بمتوسط أقل من فوتون واحد لكل نبضة موجه إلى جهاز الاستقبال لدينا ، كما هو مطلوب لاتصال الكم النبضي الباهت."- من" التحقق التجريبي من جدوى قناة كمومية بين الفضاء والأرض "فيلوريسي وآخرون..
لقد حققوا هذا الإنجاز باستخدام تقنية تحديد مدى الأرض القائمة على الليزر (في مرصد Matera Laser Ranging ، إيطاليا) لتوجيه مصدر ضعيف للفوتونات في أجيساي، الأقمار الصناعية ذات المرايا الكروية (أعلى الصورة). مع تحديد شعاع مدى الليزر القوي للقمر الصناعي ، تم إيقاف تشغيله للسماح لليزر المشفر الأضعف بإطلاق نبضات البيانات. يمكن بسهولة تبديل اثنين من الليزر للتأكد من أجيساي كان يتلقى الفوتونات. تم استقبال جزء صغير فقط من النبضات مرة أخرى في المرصد ، وإحصائيًا ، تم تحقيق متطلبات أقل من عودة الفوتون لكل نبضة ليزر للاتصالات الكمومية.
هذه هي الخطوة الأولى من خطوات عديدة تجاه الاتصالات الكمية ، وهي لا توضح بأي حال من الأحوال تشابك الكم بين اثنين من الفوتونات (تم وصف هذا الموقف بتفصيل كبير من قبل أحد المتعاونين في منشور منفصل) - الآن سيكون هذا هو الشكل النهائي لنقل البيانات الكمومية!
المصدر: arXiv ، مدونة arXiv
