ایجاد طولانی‌ترین پیوند کوانتومی جهان بین چین و آفریقای جنوبی

پیوند کوانتومی با طول بیش از 12 هزار و 900 کیلومتر چین و آفریقای جنوبی را به هم متصل کرده و دانشمندان رکورد جدیدی در زمینه ارتباطات کوانتومی ثبت کرده‌اند.

طبق گزارش‌های منتشرشده، این پیوند از طریق یک میکروماهواره کوانتومی به نام جینان-1 بین ایستگاه‌های زمینی در «دانشگاه علم و فناوری چین» (USTC) در پکن و «دانشگاه استلِنبوش» در آفریقای جنوبی برقرار شده است. در این آزمایش، اطلاعاتی مانند عکس‌هایی از دیوار بزرگ چین و شهر استلِنبوش با استفاده از توزیع کوانتومی کلید (QKD) رمزنگاری شدند.

ماهواره ابتدا کلیدهای رمزنگاری را در فوتون‌های منفرد کدگذاری کرده سپس آنها را به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کند. پس از تبادل کلیدها، 2 طرف می‌توانند از طریق ماهواره با یکدیگر ارتباط ایمن برقرار کنند.

ویژگی منحصربه‌فرد این سیستم استفاده از خواص کوانتومی فوتون‌هاست. هرگونه تلاش برای استراق‌سمع یا دستکاری در انتقال داده‌ها حالت کوانتومی فوتون‌ها را تغییر می‌دهد و پیام را مخدوش می‌کند. این کار نه‌فقط داده‌ها را برای هکرها بی‌استفاده می‌کند، بلکه گیرنده را از حمله آگاه باخبر می‌کند.

در این آزمایش، ماهواره جینان-1 توانست بیش از 250 میلیون فوتون کوانتومی در ثانیه ارسال کند و در هر گذر از روی ایستگاه زمینی، بیش از یک‌میلیون کلید امن بسازد. فاصله 12 هزار و 900 کیلومتری بین 2 ایستگاه، رکورد جدیدی در عرصه ارتباطات کوانتومی محسوب می‌شود.

پیش‌از‌این، این تیم تحقیقاتی با استفاده از ماهواره قدیمی‌تر میکویوس (Micius)، ارتباط کوانتومی بین چین و اتریش را در مسافت 7 هزار و 600 کیلومتری برقرار کرده بودند.

ماهواره جینان-1 که سال 2022 پرتاب شد، فقط 23 کیلوگرم وزن دارد (یک‌دهم وزن ماهواره قبلی) و عملکرد آن نیز بهتر است. همچنین وزن ایستگاه‌های زمینی نیز از 13 تن به 100 کیلوگرم کاهش یافته‌ است. این پیشرفت‌ها می‌تواند به ایجاد اینترنت کوانتومی جهانی سریع‌تر و امن‌تر کمک کند.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature منتشر شده است.