 |
| Η λευκή γραμμή αντιστοιχεί στη δέσμη λέιζερ μέσω της οποίας ο δορυφόρος επικοινωνεί με έναν επίγειο σταθμό στην Κίνα (Πηγή: Jin Liwang/Xinhua) |
Λίγους μήνες μετά την εκτόξευσή του, ο
πρώτος κβαντικός δορυφόρος του κόσμου, μια μεγάλη επιτυχία της Κίνας,
πέτυχε ρεκόρ απόστασης στη μετάδοση κβαντικών δεδομένων, ανοίγοντας έτσι
το δρόμο για απαραβίαστες επικοινωνίες μέσω Διαδικτύου.
O δορυφόρος Micius, ο οποίος παίρνει το όνομα ενός αρχαίου κινέζου φιλοσόφου, ουσιαστικά θέτει τις βάσεις για την ανάπτυξη δικτύων που προσφέρουν κβαντική κρυπτογράφηση.
Στις κβαντικές επικοινωνίες, το μήνυμα κωδικοποιείται στις κβαντικές καταστάσεις υποατομικών σωματιδίων όπως τα φωτόνια. Σύμφωνα με μια βασική αρχή της κβαντομηχανικής, είναι αδύνατο να καταγράφει κανείς τις κβαντικές ιδιότητες ενός σωματιδίου χωρίς να τις διαταράξει.
Από την προετοιμασία του δορυφόρου πριν από την εκτόξευση. Το σκάφος περιέχει έναν κρύσταλλο που παράγει «πεπλεγμένα φωτόνια» (Πηγή: Cai Yang/Xinhua)
Και αυτό σημαίνει ότι ένας ωτακουστής που παρεμβάλλεται ανάμεσα στον αποστολέα και τον παραλήπτη του μηνύματος θα γινόταν αμέσως αντιληπτός.
Μέχρι σήμερα, η κβαντική μετάδοση πληροφοριών δεν είναι εφικτή σε αποστάσεις μεγαλύτερες των μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων λόγω απώλειας φωτονίων στα δίκτυα οπτικών ινών.
Ο δορυφόρος Micius, οποίος τέθηκε σε τροχιά τον Αύγουστο του 2016, αυξάνει τώρα εντυπωσιακά την εμβέλεια.
Στο πρώτο σημαντικό πείραμα, του οποίου τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο κορυφαίο περιοδικό Science, ο δορυφόρος έδειξε ότι ζεύγη φωτονίων μπορούν να διατηρήσουν μια παράξενη κβαντική σχέση ακόμα κι αν χωρίζονται από απόσταση 1.200 χιλιομέτρων.
Στην καρδιά του πειράματος βρίσκεται ένας κρύσταλλος που παράγει «πεπλεγμένα φωτόνια», φωτόνια που βρίσκονται σε ένα είδος επικοινωνίας μεταξύ τους: η αλλαγή της κβαντικής κατάστασης του ενός φωτονίου οδηγεί στην ακαριαία αλλαγή της κατάστασης και του δεύτερου, ακόμα κι αν τα σωματίδια χωρίζονται από μεγάλη απόσταση και δεν επικοινωνούν μέσω κάποιου υλικού μέσου.
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είχε απορρίψει την ύπαρξη αυτής της διεμπλοκής, αφού δεν μπορούσε να αποδεχθεί ότι το ένα σωματίδιο επηρεάζει ακαριαία το άλλο, πιο γρήγορα κι από την ταχύτητα του φωτός. Κι όμως, τα πεπλεγμένα σωματίδια έχουν αποδειχθεί πραγματικά και μπορούν δυνητικά να χρησιμοποιηθούν ως κρυπτογραφικά κλειδιά: το ένα σωματίδιο πηγαίνει στον αποστολέα του μηνύματος και το άλλο στον παραλήπτη, έτσι ώστε μόνο αυτοί να μπορούν να διαβάσουν το μήνυμα. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται και «κβαντική τηλεμεταφορά».
Διαβάστε επίσης:
Η πρόκληση για τον Micius ήταν να χωρίσει ζευγάρια πεπλεγμένων φωτονίων, να μεταδώσει το ένα φωτόνιο του ζεύγους σε έναν επίγειο σταθμό στο Λιτζιάνγκ και το δεύτερο φωτόνιο σε σταθμό στο Ντελίνγκα, 1.200 μακριά από τον πρώτο σταθμό.
Για να μεταδώσει τα φωτόνια ο δορυφόρος χρησιμοποίησε μια δέσμη λέιζερ που έπρεπε να εστιαστεί με ακρίβεια στους επίγειους δέκτες.
Ο ίδιος ο Micius δεν θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε κβαντικές επικοινωνίες, αφού η δέσμη του δεν είναι αρκετά ισχυρή και μπορεί να ανιχνευθεί μόνο το βράδυ. Επιπλέον, ελάχιστα από τα φωτόνια που μετέδωσε (περίπου ένα ανά έξι εκατομμύρια) έγιναν δεκτά από τους επίγειους σταθμούς, αριθμός που θα έπρεπε να αυξηθεί δραστικά για οποιαδήποτε πρακτική εφαρμογή.
Σε κάθε περίπτωση, η Κίνα δείχνει να καλύπτει το χαμένο έδαφος και να ανταγωνίζεται τις ΗΠΑ και την Ευρώπη, που βρίσκονταν μέχρι τώρα στην πρωτοπορία των κβαντικών επικοινωνιών.
Εκτός από τον κβαντικό δορυφόρο, η χώρα έχει σχέδια και για την ανάπτυξη μιας κβαντικής σύνδεσης ανάμεσα στο Πεκίνο και τη Σαγκάη, η οποία θα χρησιμοποιείται από τράπεζες και κυβερνητικές υπηρεσίες.
Βαγγέλης Πρατικάκης
O δορυφόρος Micius, ο οποίος παίρνει το όνομα ενός αρχαίου κινέζου φιλοσόφου, ουσιαστικά θέτει τις βάσεις για την ανάπτυξη δικτύων που προσφέρουν κβαντική κρυπτογράφηση.
Στις κβαντικές επικοινωνίες, το μήνυμα κωδικοποιείται στις κβαντικές καταστάσεις υποατομικών σωματιδίων όπως τα φωτόνια. Σύμφωνα με μια βασική αρχή της κβαντομηχανικής, είναι αδύνατο να καταγράφει κανείς τις κβαντικές ιδιότητες ενός σωματιδίου χωρίς να τις διαταράξει.
Από την προετοιμασία του δορυφόρου πριν από την εκτόξευση. Το σκάφος περιέχει έναν κρύσταλλο που παράγει «πεπλεγμένα φωτόνια» (Πηγή: Cai Yang/Xinhua)
Και αυτό σημαίνει ότι ένας ωτακουστής που παρεμβάλλεται ανάμεσα στον αποστολέα και τον παραλήπτη του μηνύματος θα γινόταν αμέσως αντιληπτός.
Μέχρι σήμερα, η κβαντική μετάδοση πληροφοριών δεν είναι εφικτή σε αποστάσεις μεγαλύτερες των μερικών εκατοντάδων χιλιομέτρων λόγω απώλειας φωτονίων στα δίκτυα οπτικών ινών.
Ο δορυφόρος Micius, οποίος τέθηκε σε τροχιά τον Αύγουστο του 2016, αυξάνει τώρα εντυπωσιακά την εμβέλεια.
Στο πρώτο σημαντικό πείραμα, του οποίου τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο κορυφαίο περιοδικό Science, ο δορυφόρος έδειξε ότι ζεύγη φωτονίων μπορούν να διατηρήσουν μια παράξενη κβαντική σχέση ακόμα κι αν χωρίζονται από απόσταση 1.200 χιλιομέτρων.
Στην καρδιά του πειράματος βρίσκεται ένας κρύσταλλος που παράγει «πεπλεγμένα φωτόνια», φωτόνια που βρίσκονται σε ένα είδος επικοινωνίας μεταξύ τους: η αλλαγή της κβαντικής κατάστασης του ενός φωτονίου οδηγεί στην ακαριαία αλλαγή της κατάστασης και του δεύτερου, ακόμα κι αν τα σωματίδια χωρίζονται από μεγάλη απόσταση και δεν επικοινωνούν μέσω κάποιου υλικού μέσου.
Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είχε απορρίψει την ύπαρξη αυτής της διεμπλοκής, αφού δεν μπορούσε να αποδεχθεί ότι το ένα σωματίδιο επηρεάζει ακαριαία το άλλο, πιο γρήγορα κι από την ταχύτητα του φωτός. Κι όμως, τα πεπλεγμένα σωματίδια έχουν αποδειχθεί πραγματικά και μπορούν δυνητικά να χρησιμοποιηθούν ως κρυπτογραφικά κλειδιά: το ένα σωματίδιο πηγαίνει στον αποστολέα του μηνύματος και το άλλο στον παραλήπτη, έτσι ώστε μόνο αυτοί να μπορούν να διαβάσουν το μήνυμα. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται και «κβαντική τηλεμεταφορά».
Διαβάστε επίσης:
Η πρόκληση για τον Micius ήταν να χωρίσει ζευγάρια πεπλεγμένων φωτονίων, να μεταδώσει το ένα φωτόνιο του ζεύγους σε έναν επίγειο σταθμό στο Λιτζιάνγκ και το δεύτερο φωτόνιο σε σταθμό στο Ντελίνγκα, 1.200 μακριά από τον πρώτο σταθμό.
Για να μεταδώσει τα φωτόνια ο δορυφόρος χρησιμοποίησε μια δέσμη λέιζερ που έπρεπε να εστιαστεί με ακρίβεια στους επίγειους δέκτες.
Ο ίδιος ο Micius δεν θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε κβαντικές επικοινωνίες, αφού η δέσμη του δεν είναι αρκετά ισχυρή και μπορεί να ανιχνευθεί μόνο το βράδυ. Επιπλέον, ελάχιστα από τα φωτόνια που μετέδωσε (περίπου ένα ανά έξι εκατομμύρια) έγιναν δεκτά από τους επίγειους σταθμούς, αριθμός που θα έπρεπε να αυξηθεί δραστικά για οποιαδήποτε πρακτική εφαρμογή.
Σε κάθε περίπτωση, η Κίνα δείχνει να καλύπτει το χαμένο έδαφος και να ανταγωνίζεται τις ΗΠΑ και την Ευρώπη, που βρίσκονταν μέχρι τώρα στην πρωτοπορία των κβαντικών επικοινωνιών.
Εκτός από τον κβαντικό δορυφόρο, η χώρα έχει σχέδια και για την ανάπτυξη μιας κβαντικής σύνδεσης ανάμεσα στο Πεκίνο και τη Σαγκάη, η οποία θα χρησιμοποιείται από τράπεζες και κυβερνητικές υπηρεσίες.
Βαγγέλης Πρατικάκης
Newsroom ΔΟΛ
http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1500149689
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Αποποίηση ευθυνών: Το ιστολόγιο δεν παρέχει συμβουλές, προτροπές και καθοδήγηση.
Εισέρχεστε & εξέρχεστε με δική σας ευθύνη :)