ماجرای انتقال اطلاعات کوانتومی در برج میلاد چیست؟

فرادید| سازمان انرژی اتمی به تازگی از سومین آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها رونمایی کرده است. این دستاورد که به عنوان بخشی از زیرساخت مورد نیاز و گامی به‌سوی ماهواره کوانتومی، رادار / لیدارکوانتومی و شبکه‌های کوانتومی تلقی می‌شود، مراحل تحقیقاتی خود را پشت سر می‌گذارد.

به گزارش فرادید؛ روز یکشنبه هفته جاری بود که سومین آزمایش انتقال اطلاعات به روش کوانتومی بین برج میلاد و سازمان انرژی اتمی انجام شد. این پروژه که از سال ۹۷ آغاز شده، در حال حاضر مرحله سوم خود را با موفقیت پشت سر گذاشته است.

در این روش انتقال با برقراری ارتباط کوانتومی مبتنی بر درهم‌تنیدگی، پیام‌ها به شیوه‌ای امن رمزگذاری و انتقال اطلاعات در مسیر مشخص شده بین دو نقطه مورد نظر انجام می‌شود. سپس پیام مورد نظر توسط کلید کوانتومی رمزگذاری، به مقصد ارسال و در آنجا مجدداً به کمک کلید کوانتومی که به دلیل بهره‌گیری از درهم‌تنیدگی کوانتومی قابل کپی‌برداری و هک نیست، رمزگشایی می‌شود.

آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها تاکنون در ۳ فاز: آزمایشگاهی در فاصله ۲ متری، مابین دو ساختمان به مسافت ۳۰۰ متر و اخیراً بین ساختمان مرکز فناوری‌های کوانتومی ایران تا تراز ۳۰۰ متری برج میلاد به مسافت ۱۶۵۰ متر انجام‌شده است.

رئیس سازمان انرژی اتمی در مورد این دستاورد می‌گوید: «سال آینده با فیبر نوری این کار را در ۲۰ فروردین انجام می‌دهیم و این مساله می‌تواند در نیرو‌های مسلح و سیستم‌های اطلاعاتی و مخابراتی و کسانی که نیاز دارند اطلاعاتشان برای ارسال رمزگذاری شود بدون نگرانی از هک شدن استفاده شود.»

طبق گفته علی اکبر صالحی، فوتون‌ها در ذات‌شان کلید رمزنگاری دارند.

او گفته است که «از سال ۹۷ توانستیم حدود ۵۰ الی ۱۰۰ فوتون در هم تنیده در ثانیه تولید کنیم، اما این‌ها کافی نیست، چون از بین می‌روند. در خرداد ۹۹ در فاصله ۳۰۰ متری این کار را انجام دادیم و بیش از یک میلیون در ثانیه فوتون تولید کردیم و الان در بهمن ۹۹، در فاصله ۱۶۵۰ متر و در ارتفاع ۳۰۰ متر میلیون‌ها فوتون جفت را ارسال کنیم، اما ۹۰ تای آن‌ها قابل استفاده شدند. این آزمایش در شب انجام شد، چون اگر در روز انجام شود با فوتون‌های خورشید یکی می‌شود.»

فناوری‌های کوانتومی به عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های قرن ۲۱ به شمار می‌آید که در حال ایجاد انقلابی شگرف در علم و فناوری است.

دورنوردی یا انتقال امن کوانتومی فرایند جابجایی یک کوبیت (واحد پایه اطلاعات کوانتومی) از یک محل به محل دیگر بدون پیمایش فاصله بین آن دو محل است. این فرایند در انتقال اطلاعات کوانتومی قابل استفاده است؛ گرچه مستقیماً در انتقال اطلاعات کلاسیک به کار برده نمی‌شود و در نتیجه نمی‌توان از آن در ارتباطات با سرعت‌های فرانوری بهره جست. دورنوردی کوانتومی با مفهوم دورنوردی کاملاً بی ارتباط است و از آن در کپی یک جسم از نقطه‌ای به نقطه دیگر نمی‌توان استفاده کرد.

رمزنگاری کوانتومی به عمل پنهان کردن اطلاعات، رمزنگاری گفته می‌شود، که هدف از آن انتقال اطلاعات به‌صورت امن است، یکی از راه‌های ایجاد امنیت در انتقال پیام استفاده از کلید‌های مشترک است.

پیش از این پژوهشگران دانشگاه فناوری دلفت هلند در ماه مه ۲۰۱۴ (خرداد ۱۳۹۳) برای نخستین‌بار موفق به دورنوردی اتم‌ها بین دو نقطه در فاصله ۳ متری از یکدیگر شدند که می‌تواند به معنای امکانپذیر بودن دوربری انسان در آینده باشد.

 

در این پژوهش، اطلاعات رمزگذاری شده به ذرات زیراتمی را بین دو نقطه در فاصله ۳ متری از یکدیگر با دقت ۱۰۰ درصدی منتقل کردند؛ اطلاعات به راحتی از یک سمت به سمت دیگر منتقل شد و هیچ عاملی نتوانست این فرایند را مختل کند. این دستاورد نخستین گام برای توسعه شبکه‌های شبه‌اینترنت بین رایانه‌های کوانتومی فوق‌سریع محسوب می‌شود.

همچنین دانشمندان چینی یک ذره را بدون عبور از فضای فیزیکی به مدار زمین فرستادند. آن‌ها موفق شدند یک ذره را به صورت تله‌پورت یا دورنوردی یعنی به شکلی که ذره از فضای فیزیکی عبور نکرده، از زمین به مدار زمین ارسال کردند.

در مورد اهمیت این موضوع علی اکبر صالحی می‌گوید: «اگر نیرو‌های مسلح ما اطلاعاتشان رمز گذاری نشود مشکل پیدا می‌کنند، پس به این فناوری روز نیاز است. در زیست شناسی دستاورد دیگری که حاصل شده این است که از این طریق سلول‌های سرطانی را شناسایی کنیم و با کمک دانشگاه تهران و بیمارستان امام خمینی توانستیم این کار را انجام دهیم.»

او همچنین گفته «در بخش تصویربرداری پزشکی در فاصله یک سال آینده تجهیزات را فراهم می‌کنیم و آن را کاربردی خواهیم کرد. به جای گاما و ایکس ری از این روش استفاده می‌کنیم و کمتر بدن آسیب می‌بیند. در زمین شناسی و شناسایی معادن حسگر‌ها را می‌توانیم از این روش تولید کنیم و تغییرات مغناطیسی و جاذبه‌ای زمین را در مقیاس اندک تولید می‌کنیم.»

براساس گفته‌های رئیس سازمان انرژی اتمی، در مرداد ۹۵ در سازمان کمیته فناوری کمیته کوانتومی تشکیل شد. اما او می‌گوید که کلید ورود به این حوزه آزمایش فوتون‌های درهم تنیده است دوستان ما در سازمان انرژی اتمی کار را آغاز کردند و در خرداد ۹۷ بعد از دو سال برای اولین‌بار بحث درهم تنیدگی در آزمایشگاه را انجام دادیم.

علی اکبر صالحی معتقد است که این پدیده خارق‌العاده‌ای است.

او می‌گوید که مفهوم فوتون و کوانتوم سال‌ها تدریس می‌شود، ولی برای اولین بار از نظر تجربی وارد این عرصه شدیم و با سرعت کار را جلو می‌بریم.  

براساس گفته‌های صالحی، کلید ورود به فناوری کوانتومی درهم تنیدگی ذرات نور است.

رئیس سازمان انرژی اتمی تاکید می‌کند که بعد از در هم تنیدگی باید بتوان جفت فوتون‌ها را تولید کنیم و ما در سال ۹۷ این کار را انجام دادیم که در بین کشور‌های اسلامی و در حال توسعه ایران سرآمد است. بعد از تولید جفت فوتون‌ها باید این دو را از هم جدا کنیم و بعد از آن هر اتفاقی برای یک جفت بیفتاد، جفت دیگر تمام اتفاقات را درمی‌آید و ارتباط بین آن‌ها برقرار می‌شود. اگر این فاصله سال نوری باشد باز هم همین اتفاق بین دو فوتون در لحظه اتفاق می‌افتد.