خب رفقا، این دفعه آلمانی‌ها واقعاً ترکوندن! یه تیم از پژوهشگرهای آلمانی موفق شدن از یه هواپیمای در حال حرکت، تک‌تک ذرات نور (که بهشون فوتون می‌گن) رو بفرستن پایین به یه ایستگاه زمینی و وضعیت کوانتومی‌شون رو هم بررسی کنن!
این پروژه بخشی از یه برنامه خیلی جدیه به اسم QuNET تو آلمانه که هدفش ساختن یه شبکه ارتباطی کاملاً امن و غیرقابل شنود با تکنولوژی کوانتومه. کوانتوم اینجا منظورش همون فیزیک عجیب و غریب کوانتومیه که کلی راز و پیچیدگی داره و معمولاً توش قوانین کلاسیکی فیزیک جواب نمی‌دن.
حالا چی کار کردن دقیقاً؟
فوتون‌ها یا همون ذرات نور رو به عنوان کلید رمزنگاری ارسال کردن. یعنی یه جور قفل و کلید دیجیتالی که هیچ احدی نمی‌تونه وسط راه شنودش کنه بدون اینکه خودت متوجه بشی، چون قوانین کوانتوم عملاً دست‌کاری فوتون رو غیرممکن یا حداقل خیلی سخت می‌کنه. رمزنگاری کوانتومی (Quantum Key Distribution یا QKD یعنی انتقال کلید رمزنگاری با قوانین کوانتومی) همین کار رو می‌کنه!
کل این آزمایش با هماهنگی چند تا موسسه بزرگ تو آلمان انجام شده، از جمله DLR (که سازمان فضایی و هوانوردی آلمانه)، Fraunhofer (یه مرکز تحقیقات پیشرفته در زمینه اپتیک و مهندسی دقیق)، و موسسه ماکس پلانک نور. بودجه‌ش رو هم وزارت تحقیقات و تکنولوژی آلمان داده.
حالا بریم سر اصل تکنیک:
تو این آزمایش از یک هواپیمای تحقیقاتی DLR Dornier 228 استفاده کردن و عملاً هواپیما رو تبدیل کردن به یه گره متحرک تو شبکه کوانتومی. روی هواپیما یه ترمینال ارتباطی نوری نصب کردن که کارش تولید فوتون‌های درهم‌تنیده بوده. درهم‌تنیده یعنی دوتا ذره به هم وصلن و هر حرکتی روی یکی روی اون یکی هم تاثیر می‌ذاره، حتی اگه کیلومترها از هم دور باشن (این یکی از عجایب کوانتومه!).
این هواپیما بالای شهر ارلانگن چند بار پرواز کرد و فوتون‌ها رو به سمت یه ایستگاه زمینی به اسم QuBUS فرستاد. QuBUS در حد یه کانتینر بزرگه و توسط همون تیم Fraunhofer ساخته شده. کارش هم گرفتن این فوتون‌ها و آماده کردنشون برای تحلیل بود.
حالا نکته باحال‌تر! گرفتن تک‌تک فوتون‌ها از یه هواپیمای درحال پرواز یعنی باید یه سیستم ردیابی فوق‌العاده دقیق داشته باشی که ایستگاه زمینی بتونه هر لحظه دقیقاً دنبال هواپیما بچرخه تا فوتون‌ها رد نشه. اینو هم با کمک یه سیستم مخصوصی به اسم adaptive optics حل کردن. Adaptive optics یه سیستمیه که می‌تونه تاثیر آشوب و تلاطم هوا روی پرتو نور رو برطرف کنه و پرتوها رو صاف نگه داره!
فوتون‌هایی که جمع شدن بعدش توسط کابل فیبر نوری فرستاده شدن به یه تله‌ی یونی تو موسسه ماکس پلانک نور تا دانشمندا اوضاع کوانتومی‌شون رو بررسی کنن. خوشبختانه تونستن وضعیت کوانتومی اون فوتون‌های هوایی رو هم تایید کنن، که کلی موفقیت بزرگ بود!
ماموریت این آزمایش این بود که نشون بده میشه از سکوهای متحرک مثل هواپیماها – و در آینده حتی ماهواره‌ها – برای ساخت شبکه‌های کوانتومی وسیع و بسیار ایمن استفاده کرد. این یعنی امنیت ارتباطات تو آینده، مثلاً بین دولت‌ها یا حتی برای حفاظت زیرساخت‌های مهم و اطلاعات روزمره، یه سطح جدید و عجیب‌غریب پیدا می‌کنه. تصورش رو بکن هیچ هکری دیگه نتونه حتی یک بیت از پیام رو شنود کنه!
طبق گفته کارشناسا، توی ارتباطات فیبر نوری فقط تا چندصد کیلومتر میشه اطلاعات کوانتومی رو منتقل کرد. ولی اگه پای ماهواره‌ها وسط بیاد، این محدودیت برداشته میشه و عملاً در هر جایی از زمین میشه از این امنیت استفاده کرد.
در آخر اینکه، این تکنولوژی نه فقط انقلابی تو امنیت ارتباطات محسوب میشه، بلکه یه قدم خیلی مهمه به سمت اینترنت کوانتومی آینده؛ یعنی شبکه‌ای که توش کامپیوترهای کوانتومی و حافظه‌های کوانتومی سراسر دنیا رو به هم وصل می‌کنه! همه این‌ها هم با کمک همین فوتون‌های ریز و باهوش داره پیش میره.
اگه سوالی داشتی حتماً بپرس چون دنیای کوانتوم، پر از شگفتیه و هیچ وقت حوصله‌ات سر نمی‌ره!
منبع: +
