ظهور اینترنت جهانی کوانتومی به لطف ماهواره‌ی چینی «میکیوس»
مجله علمی ایلیاد - خیل عظیمی از اطلاعات به لطف اینترنت در زیر انگشتان ما قرار دارد. اگرچه آن روی سکه این است که داده‌های حساس همواره در معرض جاسوسی، هک و سرقت هستند. کدگذاری کوانتومی می‌تواند انجام این کار را غیرممکن سازد و دانشمندان در خلال نشان دادن امنیت آن، از ماهواره‌ی چینی «میکیوس»، برای ارسال داده‌های کدگذاری‌شده‌ی کوانتومی بین چین و اتریش استفاده کردند. این آزمایش دنیا را به اینترنت کوانتومی یک گام نزدیکتر می‌کند.
ماهواره‌ی میکیوس، در اوت ۲۰۱۶ میلادی به فضا پرتاب شد تا ارتباط و کدگذاری کوانتومی مورد آزمایش قرار گیرد. ماهواره‌های ارتباطاتی کنونی اطلاعات را از طریق امواج رادیو یا مایکروویو ارسال می‌کند، اما ماهواره‌ی میکیوس از فوتون‌های درهم‌تنیده‌ی کوانتومی برای «تلپورت» موثر اطلاعات استفاده می‌کند. فوتون‌ها به‌شکل جداناپذیری به یکدیگر متصل هستند؛ به این معنی که اگر کاربر، حالت ذره را بداند، می‌تواند حالت ذره‌ی دیگر را نیز متوجه شود و فاصله‌ی دو ذره هیچ اهمیتی در این موضوع ندارد. سال گذشته، میکیوس رکورد درهم‌تنیدگی کوانتومی را با ارسال پیامی از فاصله‌ی ۱،۲۰۰ کیلومتری شکست.
علاوه بر آنی بودن، ارتباطات کوانتومی بسیار ایمن هستند. این روش، مشابه روش آزمایش معروف «شرودینگر»، یعنی گربه‌ای در برهم‌نهی کوانتومی زنده و مرده بودن همزمان، است. تنها زمانی نتیجه مشخص می‌شود که شخص داخل جعبه را مشاهده کرده و برهم‌نهی به یکی از نتایج فوق تبدیل می‌شود.
در انتشار کلیدی کوانتومی، پیام به‌شکل فوتونی ارسال می‌شود که در حالت برهم‌نهی کوانتومی قرار دارد. در داده‌ها نیز، این فوتون‌ها نماینده‌ی همزمان صفر و یک هستند. پیام از طریق ابزار در هر انتها، کدگذاری و کدگشایی می‌شود که با این کار هر فوتون ورودی، به حالت مورد نظر صفر یا یک تبدیل می‌شود. اگر شخصی غیرمجاز تلاش کند تا در پیام تداخل ایجاد کند، عمل مشاهده‌ی پیام باعث می‌شود تا برهم‌نهی هر فوتون به حالتی تصادفی تغییر کرده، پیام ناخوانا شده و گیرنده از این کار مطلع شود.
حال دانشمندان از ماهواره‌ی میکیوس برای انتقال داده‌ی کدگذاری‌شده با این روش، میان اتریش و چین استفاده کردند که فاصله‌ای بیش از ۷،۶۰۰ کیلومتر دارد. ماهواره در آغاز کلید امنیتی بین خود و پایگاه زمینی ایجاد کرده و این کار را دوباره با پایگاهی دیگر تکرار کرده و اطلاعات را میان این دو پایگاه بازپخش می‌کند. در آزمایش دانشمندان، پیام تصویری با حجم ۵ کیلوبایت و کلید امنیتی کوانتومی با حجم ۸۰ کیلوبیت برای کدگذاری، ارسال شد.
نام میکیوس، از دانشمند چینی در قرن ۵ میلادی گرفته شده است. تصویر این ماهواره از پکن به وین ارسال شد و در پاسخ به آن، تصویری از اروین شرودینگر ارسال شد. به‌منظور بیشترکردن اهمیت ماجرا، دانشمندان کنفرانس ویدیویی میان فرهنگستان علوم دو کشور برقرار کردند؛ میزان ۲ گیگابایت داده در طول ۷۵ دقیقه کنفرانس منتقل شد که شامل کلید کوانتومی ۵۶۰ کیلوبیتی می‌شد. همچنین این کنفرانس با AES128 کدگذاری شده بود که کلیدهای ۱۲۸ بیتی را هر ثانیه به‌روز می‌کردند.
آزمایش‌های فوق، نتیجه‌ی مثبتی برای به‌کارگیری شبکه‌ی ارتباطی کوانتومی در سطح جهانی داشت. شبکه‌های کوانتومی زمینی در برخی نقاط مانند چین در حال استفاده هستند که با استفاده از فیبر، داده‌ها را در فاصله‌ی ۱۰۰ کیلومتری، انتقال می‌دهند. با تولید بیشتر ماهواره‌های کوانتومی نظیر میکیوس، می‌توان اینترنتی بسیار ایمن و سریع را در آینده شاهد بود.
نوشته: مایکل ایروینگ
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد