یادداشت|

چگونه سومین آزمایش عملیات انتقال فوتون‌ها توسط ایران انجام شد؟

سومین آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها از سازمان انرژی اتمی ایران در برج میلاد با موفقیت انجام شد. این آزمایش با تجهیزات پیشرفته و به همت متخصصان و پژوهشگران مرکز فناوری‌های کوانتومی سازمان انرژی اتمی ایران انجام شد.

کد خبر: ۹۰۸۶۰۲

شنبه - ۱۱ بهمن ۱۳۹۹ / January 30, 2021

به گزارش گروه سیاسی خبرگزاری دانشجو، مسعود اسماعیلی فارغ التحصیل کارشناسی ارشد فیزیک هسته‌ای طی یادداشتی با عنوان «چگونه سومین آزمایش عملیات انتقال فوتون‌ها توسط ایران انجام شد؟» که متن آن جهت انتشار در اختیار خبرگزاری دانشجو قرار گرفت نوشت: سومین آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها از سازمان انرژی اتمی ایران در برج میلاد با موفقیت انجام شد. این آزمایش با تجهیزات پیشرفته و به همت متخصصان و پژوهشگران مرکز فناوری‌های کوانتومی سازمان انرژی اتمی ایران انجام شد.

در این روش انتقال با برقراری ارتباط کوانتومی مبتنی بر درهم‌تنیدگی، پیام‌ها به شیوه‌ای امن رمزگذاری و انتقال اطلاعات در مسیر مشخص‌شده میان دو نقطه موردنظر انجام می‌شود؛ سپس پیام موردنظر به‌وسیله کلید کوانتومی رمزگذاری، به مقصد ارسال و در آنجا بار دیگر به کمک کلید کوانتومی که به‌دلیل بهره‌گیری از درهم‌تنیدگی کوانتومی قابل کپی‌برداری و هک نمی‌باشد، رمزگشایی می‌شود.

آزمایش انتقال امن کوانتومی فوتون‌ها تاکنون در سه فاز آزمایشگاهی در فاصله دو متری، مابین دو ساختمان به مسافت ۳۰۰ متر و به‌تازگی میان ساختمان مرکز فناوری‌های کوانتومی ایران تا تراز ۳۰۰ متری برج میلاد به مسافت یک‌هزار و ۶۵۰ متر انجام شده است. این دستاورد‌ها به‌عنوان بخشی از زیرساخت مورد نیاز و گامی به‌سوی ماهواره کوانتومی، رادار/ لیدارکوانتومی و شبکه‌های کوانتومی تلقی می‌شود.

فناوری‌های کوانتومی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های قرن ۲۱ به‌شمار می‌آید که در حال ایجاد انقلابی شگرف در علم و فناوری است. ساخت رایانه‌های کوانتومی، ساعت اتمی، تشخیص به موقع بیماری و سرطان‌ها و ماهواره و رادار‌های کوانتومی ازجمله دستاورد‌های مهم به‌دست آمده از این فناوری جدید است. وجود زیرساخت مناسب و برنامه‌ریزی به‌موقع سبب شد تا ایران با فاصله کوتاهی از کشور‌های پیشرو در جهان به این فناوری دست یابد و جزو ۶ کشور صاحب این فناوری باشد.

سازمان انرژی اتمی بستر درهم‌تنیدگی را فراهم کرده است. اقدامی که سازمان انرژی اتمی انجام داد در راستای موضوع درهم‌تنیدگی کوانتومی ذرات (فوتون‌ها) است. این ذرات شامل محدوده گسترده‌ای از امواج الکترومغناطیسی (فوتون‌های ایکس و گاما تا امواج رادیویی) و تمامی ذرات زیر اتمی (مانند الکترون‌ها، پروتون‌ها و...) می‌شوند، به این معنا که با ایجاد بستر‌های لازم می‌توان چنین آزمایشاتی را برای تمامی ذرات انجام داد.

در آزمایش درهم‌تنیدگی کوانتومی، ذرات در مدت زمان خاصی کنار هم نگه داشته می‌شوند. وقتی این ذرات کنار هم نگه داشته شوند، رفتار و کنش‌های آن‌ها از یکدیگر تأسی می‌پذیرند. رابطه زن و شوهر می‌تواند مثال خوبی برای تبیین موضوع باشد. این دو، تا زمانی که جدا از هم هستند (قبل از ازدواج) اخلاق‌های خاص خود را دارند، ولی وقتی زیر یک سقف قرار می‌گیرند، خلق و خو‌های آن‌ها روی هم تأثیر می‌گذارد.

بعد از مدتی با فرایند خاصی این فوتون‌ها را از هم جدا می‌کنند؛ یکی را نگه می‌دارند و فوتون دوم را تبعید می‌کنند (به فاصله مشخصی می‌فرستند). وقتی این اتفاق رخ می‌دهد چندین تئوری شکل می‌گیرد؛ آیا این‌ها از هم مستقل می‌شوند، اخلاق‌هایشان تغییر می‌کند یا اخلاق جدیدی به وجود می‌آید. در بررسی‌ها باید مشخص شود آیا فوتونی که تبعید شده است روی فوتون ثابت تأثیر می‌گذارد یا خیر و بالعکس و اگر جواب مثبت است، این تاثیر به چه صورت خواهد بود؟

نکته قابل توجه در این فناوری، این است که در فاصله مبدأ و مقصد هیچ عاملی نمی‌تواند ورود کند و بر حالات دو طرف تأثیر بگذارد. با توجه به این موضوع می‌توان گفت یکی از کاربرد‌های این فناوری در حوزه ارتباطی «تولید اطلاعات رمزنگاری شده» است که در حوزه‌های حساس اطلاعاتی کاربرد دارد.

از خاصیت درهم‌تنیدگی کوانتومی می‌توان در هر موضوعی استفاده کرد؛ به‌عنوان نمونه مبحثی به نام «مخابرات کوانتومی» یا نقل و انتقال اطلاعات وجود دارد که مبنای همه این مباحث درهم‌تنیدگی کوانتومی است. درهم‌تنیدگی به‌طور کلی از اصولی نشئت می‌گیرد که بنیان مطالعاتی آن ارتباط مستقیم با فیزیک بنیادی و هسته‌ای دارد.

در بحث انتقال فوتون‌ها و متعاقباً ثبت و اندازه‌گیری حالات و رفتار فوتون‌ها، یک‌سری ابزار‌ها نیاز است که زیرساخت‌های اولیه بررسی آن‌ها به‌وسیله سازمان انرژی اتمی مهیا می‌شود. جنبه کاربردی این پدیده را نمی‌توان به‌طور خاص تفکیک کرد و گفت مختص صنعت هسته‌ای است، بلکه حوزه ارتباطات و مخابرات، صنایع دفاعی، موشکی، اطلاعاتی و ... می‌توانند از آن بهره‌برداری کنند. درواقع هر نهاد یا ارگانی به فراخور نیاز خود می‌تواند از این قابلیت علمی مدرن استفاده کند.

در حال حاضر در دنیا معدود کشور‌هایی مانند آمریکا، آلمان، چین، روسیه، فرانسه و به‌تازگی هند در فواصل بسیار طولانی عملیات انتقال فوتون‌ها را انجام می‌دهند و از آن در حوزه ارتباطات ماهواره‌ای و سیستم‌های دفاعی سود می‌برند.