تله‌پورتیشن کوانتومی و روشی جدید برای رمزنگاری اطلاعات !

[∆ MeRzaD ∆]

بعد از اعلام رسمی انتقال اطلاعات در دوربری کوانتومی اطلاعات در مسافت ۱۵۰ کیلومتری آن‌هم در جو پرتلاطم جزایر قناری، حالا آن‌ها برای چالش جدی‌تری آماده می‌شوند که نقل و انتقال ذره‌ای بنیادین در فضاست.

هر چند مثل مجموعه استار ترک (پیشتازان فضا) نمی‌توان انسان‌ها را به این طریق منتقل کرد، اما نقل و انتقال اطلاعات به صورت رمز گذاری شده و غیر قابل دسترس به صورت کوانتومی امروز از همیشه نزدیک‌تر است.

بر اساس اطلاعات منتشر شده در مجله نیچر، آنتوان زیلینگر و همکارانش از موسسه اپتیک و اطلاعات کوانتومی در وین توانسته‌اند یک فوتون را در فاصله ۱۴۳ کیلومتری بین دو جزیره تنریف و لاپالما از مجمع‌الجزایر قناری دوربری کنند.

دوربری کوانتومی (کوانتوم تله‌پورتیشن) روشی است که در آن اطلاعات را بین دو نقطه بدون پیمودن فاصله بین آن دو نقطه جابجا می‌کنند. پیش از این یک تیم چینی گزارش کرده بود که توانسته دوربری کوانتومی یک فوتون را در فاصله ۹۰ کیلومتری انجام دهد.

در این اقدام تعدادی فوتون واقعا از نظر فیزیکی بین دو نقطه جابجا شده‌اند، اما این کار فقط با انجام درهم‌تنیدگی منابع انجام می‌شود. اطلاعات نشان می‌دهد که فوتون‌ها باید واقعا منتقل شده باشند، چون قطبیدگی و بقیه مشخصات فوتون‌ها منتقل شده‌اند، یعنی ذره دوربری شده ابتدا در یک مکان بوده و سپس در مکان دیگری پدید آمده آست.

 

پیوستگی کوانتومی

این اتفاق کاملا امکان‌پذیر است، زیرا فوتون‌ها در یک تجربه دوربری پیوند ناگسستنی با هم پیدا می‌کنند و هر چه برای یکی روی دهد، بدون در نظر گرفتن فاصله آن‌ها برای آن یکی هم روی خواهد داد. این چیزی است که اینشتین آن را کنش شبح‌وار فاصله می‌نامید. این اتفاق چیزی شبیه ارسال فکس است، با این تفاوت که در لحظه انتقال اطلاعات، اصل اطلاعات از بین می‌رود و کپی بدون تفاوتی از آن به وسیله پیچیدگی کوانتومی پدید می‌آید.

روش درهم‌تنیدگی انتخابی هم به ذره‌ای بستگی دارد که قرار است دوربری شود. برای مثال برای دوربری اتم‌های باردار باید از یون‌های درهم‌تنیده استفاده کنید؛ اما برای فوتون‌ها باید فوتون‌های قطبی شده را درهم‌تنیده کنید. روش‌های متفاوتی برای این درهم‌تنیدگی وجود دارد که با هر مطالعه جدید جزئیات بسیار زیاد و پیچیده به آن اضافه می‌شود. با این همه انجام این کار در فواصل طولانی بسیار مشکل است و هر گونه اغتشاش جوی می‌تواند در روند آن اخلال ایجاد کند.

زیلینگر و همکارانش هم اختلال‌های محیطی را از چالش‌های مهم بر سر راه تکنیک‌های حال حاضر دوربری می‌دانند. در آزمایش جزایر قناری زیلینگر و همکارانش از دو مسیر نوری، یکی کلاسیک و دیگری نوری استفاده کردند. هدف آن‌ها هم دوربری فوتون‌های قطبی شده بین دو نقطه بود که معمولا در آزمایش‌های انتقال اطلاعات با نام‌های آلیس و باب شناخته می‌شوند. مسیر کلاسیک می‌تواند دو فوتون را بین دو نقطه جابجا کند، یکی به آلیس و دیگری به باب که برای ایجاد در منبع درهم‌تنیده به کار می‌روند. اما مسیر کوانتومی به آلیس و باب اجازه می‌دهد که اطلاعات قطبش فوتون‌ها را با هم به اشتراک بگذارند. سپس در این فرآیند این فوتون‌ها جابجا می‌شوند. اما فایده این همه دردسر کوانتومی چیست؟

نقل و انتقال امن اطلاعات مهم‌ترین فایده این همه دردسر است. تیم تحقیقات این پروژه می‌گویند در آینده نقل وانتقال کوانتومی بین ماهواره و زمین انجام‌پذیر خواهد بود که امنیت بسیار بالایی دارد. در واقع پیمودن این فاصله بسیار سخت‌تر از طی کردن فاصله بین زمین و ماهواره‌هاست. تنها مشکل در این میان دقت بسیار بالایی است که کنترل سیستم‌های کوانتومی می‌طلبد. مثلا کنترل جابجایی‌های کوانتومی در یک کامپیوتر بسیار آسان‌تر از کنترل آن‌ها در فواصل طولانی با ذرات بزرگ‌تر است. زیلینگر می‌گوید: «برای اشیاء معمولی وماکروسکوپیک درهم‌تنیدگی بسیار پیچیده می‌شود و لحظه‌ای قطع ارتباط، آن را از بین می‌برد.» بنابراین چنین کاری برای ابعاد بزرگ به هیچ عنوان امکان‌پذیر نیست.

 برهم‌نهی کوانتومی

گربه شرودینگر مثالی از برهم‌نهی کوانتومی کوانتومی است که قابل انطباق بر دو اشعه نور است که به ترتیب می‌توانند به جای گربه مرده و گربه زنده در نظر گرفته شوند. این مثال اشاره می‌کند که یک گربه که در جعبه‌ای در بسته قرار دارد، تاوقتی جعبه بسته بماند، به صورت متناقضی می‌تواند در یک زمان هم زنده و هم مرده باشد. این نمودارها از روی آمار و ارقام به دست آمده در ورودی و خروجی این آزمایش به دست آمده است.