برقراری ارتباطات کوانتومی با ماهواره‌ های مدار پایین ممکن شد

یک پژوهش جدید نشان می‌دهد می‌توان فوتون‌های درهم‌تنیده را از سطح زمین به ماهواره‌های مدار پایین فرستاد؛ رویکردی که اگر عملی شود، اساس نسل بعدی ارتباطات فوق‌امن، اتصال رایانه‌های کوانتومی در قاره‌های مختلف و شکل‌گیری اینترنت کوانتومی جهانی را متحول می‌کند.

این رویکرد ارسال (Uplink) می‌تواند راه را برای شبکه‌های کوانتومی مقیاس‌پذیر و پرظرفیتی هموار کند که رایانه‌های کوانتومی را با کمک ماهواره‌های کوچک مدار پایین به هم متصل کرده و زیربنای آینده اینترنت کوانتومی جهانی را شکل می‌دهند.

شناخت تازه از مسیر رفت سیگنال‌های کوانتومی به فضا

در حال حاضر ماهواره‌های کوانتومی، فوتون‌های درهم‌تنیده را از فضا به ایستگاه‌های زمینی ارسال می‌کنند و این دریافت (Downlink) اساس ارتباطات امن کوانتومی امروز است، اما این تحقیق نشان می‌دهد مسیر معکوس نیز شدنی است و سیگنال‌ها می‌توانند از زمین به فضا بروند؛ مسیری که پیش‌تر غیرممکن تصور می‌شد.

در گذشته تصور می‌شد ارسال فوتون‌های درهم‌تنیده از زمین به فضا عملی نیست، چون سیگنال در مسیر صعودی با تلفات بسیار زیاد روبه‌رو می‌شود. نور هنگام عبور از جو با پراکندگی، جذب، آشفتگی‌های جوی و نور پس‌زمینه (از زمین، ماه و خورشید) تضعیف می‌شود و کوچک‌ترین عدم‌تراز میان فرستنده و ماهواره باعث از بین رفتن حالت کوانتومی می‌گردد. همچنین ماهواره‌های مدار پایین با سرعت حدود ۲۰ هزار کیلومتر بر ساعت و در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتر حرکت می‌کند و هماهنگی دو فوتون شلیک‌شده از ایستگاه‌های مختلف زمینی برای تداخل کوانتومی تقریبا غیرممکن به نظر می‌رسید.

محققان دانشگاه فناوری سیدنی (University of Technology Sydney) پیشنهاد می‌کنند آزمایش این ایده می‌تواند با پهپادها یا گیرنده‌هایی سوار بر بالن انجام شود و سپس به‌سرعت به سمت ماهواره‌های کوچک مدار پایین گسترش یابد. این مسیر امکان ایجاد شبکه‌های کوانتومی میان کشورها و قاره‌ها را فراهم می‌کند.

این دستاورد، محدودیت‌های مهم ارتباطات کوانتومی ماهواره‌ای را کاهش می‌دهد، زیرا فرستنده‌های زمینی دسترسی به توان بیشتر دارند، تعمیر و نگهداری آن‌ها ساده‌تر است و می‌توانند فوتون‌های قوی‌تری تولید کنند. چنین قابلیتی می‌تواند در آینده شبکه‌های رایانش کوانتومی مبتنی بر ماهواره را ممکن کند.