برقراری ارتباطات کوانتومی در زیر آب

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛  در رمزنگاری کوانتومی (Quantum cryptography) از خواص کوانتومی ذراتی مانند فوتون برای رمزنگاری و رمزگشایی پیام‌ها به شیوه‌ای غیرقابل هک بهره گرفته می‌شود. دانشمندان در سراسر جهان در تلاش هستند تا شبکه‌های ارتباط کوانتومی ماهواره‌ای را به منظور راه‌اندازی یک اینترنت کوانتومی جهانی ایجاد کنند.

از طرفی  عده‌ای از محققان دانشگاه اوتاوا کانادا به تازگی متوجه شده‌اند که در شعاع 30 متری آب‌های متلاطم، پیوندهای کوانتومی زیرآب وجود دارد. این یافته می‌تواند در آینده به ایجاد ارتباطات کوانتومی ایمن برای زیردریایی‌ها کمک کند.

پژوهشگران از مدت‌ها در تلاش هستند سیگنال‌های ارتباطات کوانتومی را از طریق هوا، خلأ و فیبر نوری انتقال دهند؛ اما به نظر می‌رسد به تازگی تحقیق روی انتقال آن از طریق آب را نیز آغاز کرده‌اند. این ویژگی امکان برقراری ارتباطاتی امن را میان زیردریایی‌ها و کشتی و حتی ماهواره‌ها و هواپیماها به وجود می‌آورد.

با وجود این که آب می‌تواند بسیاری از امواج رادیویی را جذب کند. طول موج نوری بین 400 تا 500 نانومتر که به رنگ‌ها سبز، آبی و بنفش مربوط می‌شوند، شفاف هستند. تحقیقات نشان می‌دهد پیوندهای کوانتومی ایجاد شده از طریق آب، در آب‌های آرام با طول‌موج 418 نانومتر می‌توانند حداکثر تا شعاع 300 متر انتقال پیدا کنند. همچنین در تحقیقات گذشته محققان توانسته بودند ارتباطات کوانتومی را در زیر آب تا شعاع 55 متری برقرار کنند؛ اما تاکنون در آب‌های متلاطم ارتباطات تنها در شعاع 5.5 متر برقرار شده است.

محققان در زمان انجام بررسی‌های خود از یک مخزن فلوم (flume tank) استفاده کردند. این مخزن امکان شبیه‌سازی امواج اقیانوس را فراهم می‌کند. آن‌ها همچنین دو راه‌کار متفاوت را برای برقراری ارتباطات کوانتومی مورد بررسی قرار دادند. اولین راه‌کار به کارگیری قطبش نور و راه‌کار دیگر ترکیبی از قطبش و حرکت زاویه‌ای مداری سیگنال‌ها است. حذف از این کار بررسی تفاوت پروتکل‌های ارتباطات کوانتومی، حداکثر فاصله و سرعت انتقال داده‌ها بود.

محققان توانستند در زمان آزمایش در آب‌های متلاطم، داده‌ها را با سرعت 72 کیلوبیت در ثانیه تا شعاع 30 متری ارسال کنند که طولانی‌ترین فاصله‌ی ثبت شده تا به امروز است. آن‌ها شرح دادند با وجود این که آب‌های ناآرام به سرگردانی و تحریف قابل‌توجهی از اشعه‌های نور می‌انجامد، سطح خطای ایجاد شده مانع برقراری ارتباطات کوانتومی نخواهد شد.

فیلیکس هافناگل (Felix Hufnagel)، رهبر تحقیقات یاد شده و فیزیکدان کوانتومی دانشگاه اوتاوا شرح داد، آن‌ها متوجه شدند که حتی در زمانی که فرستنده در زیر مخزن فلوم قرار می‌گیرد، همچنان ارتباطات کوانتومی برقرار است. این در حالی است که انتظار داشتند، بدون فناوری ردیابی پرتو امکان این کار وجود نداشته باشد.

هافناگل توضیح داد، بررسی‌ها نشان می‌دهند که حداکثر فاصله برقراری ارتباطات کوانتومی ایمن در آب‌های آشفته 80 متر است؛ اما این موضوع به آشکارسازهای مورد استفاده نیز بستگی دارد. همچنین با توسعه ابزارها و راه‌کارهای تازه می‌توان این فاصله را حد بسیار زیادی افزایش داد.

وی افزود گروه وی قصد دارد در آینده ابزارهای الکترونیک و ردیابی پرتو سریع‌تری را مورد آزمایش قرار دهند. این ابزارها امکان برقراری ارتباط میان بیش از 2 دستگاه را فراهم می‌کند.