درهم تنیدگی (entanglement) شامل قرار دادن اشیاء در وضعیت سرگردانی سوپرپوزیشن کوانتومی است که در آن، ویژگی های کوانتومی اشیاء به یکباره حالت های متعددی می گیرند: درست مثل وضعیت گربه شرودینگر که می تواند در آن واحد، هم مرده و هم زنده باشد.
این حالت های کوانتومی در بین اشیاء مختلف به اشتراک گذاشته می شوند. فیزیکدانان، ذرات مختلفی مانند الکترون ها و فوتون ها، همینطور اشیاء بزرگتر مانند مدارهای الکتریکی ابررسانا را دچار درهم تنیدگی کردند.
از لحاظ تئوری، حتی اگر اشیاء درهم تنیده جدا باشند، حالت های کوانتومی باید تا زمانی که یکی از آنها اندازه گیری شود، همچنان باهم مرتبط باشند. اندازه گیری مستقیما حالت جسم دیگر را بدون در نظر گرفتن فاصله، تعیین می کند.
فیزیکدانان از دهه ۱۹۷۰ میلادی، تحقیقات در حوزه بررسی تأثیر افزایش فاصله را آغاز کردند. در سال ۲۰۱۵ پیچیده ترین تست ها انجام شدند که شامل اندازه گیری الکترون های درهم تنیده در فاصله ۱.۳ کیلومتر دورتر از هم بود.
رشته طولانی فوتون های درهم تنیده که در نقاط دوردست توزیع شده اند، "کلیدهای کوانتومی" هستند که ارتباطات مطمئن را تضمین می کنند. هرکس تلاش کند این پیام های رمزگذاری شده کوانتومی را شنود کند، با اختلال مواجه می شود.
فراتر از نتیجه اساسی بدست آمده، چنین آزمایش هایی، امکانپذیر بودن ارتباطات ضد هک را نشان می دهند.
اما در مطالعه ای که تسلط رو به رشد چین در دو حوزه کوانتوم و علوم فضا را نشان می دهد، از ماهواره کوانتومی Micius برای ثبت رکورد جدید ارسال سیگنال کوانتومی استفاده شد.
ماهواره کوانتومی Micius چین در اوت ۲۰۱۶ به فضا پرتاب شد. این ماهواره، پایه آزمایشات کوانتومی ۱۰۰ میلیون دلاری در برنامه مقیاس فضایی این کشور محسوب می شود. این برنامه (Space Scale program) یکی از چندین مأموریتی است که چین تلاش می کند با کمک آنها، قدرت علوم فضایی خود را با ایالات متحده و اروپا همتراز کند.
در آزمایش نخست، محققان یک پرتو لیزر را به کریستال تغییردهنده نور بر روی ماهواره ارسال کردند و کریستال، (سیگنال) جفت هایی از فوتون درهم تنیده را ساطع کرد، به طوریکه حالت قطبش در زمان اندازه گیری متضاد بود. فوتون ها به دو ایستگاه دریافت کننده سیگنال مجزا از هم در مناطق Delingha و Lijiang ارسال شدند. هر دو ایستگاه در کوه های تبت و در فاصله ۱۲۰۰ کیلومتری از هم قرار دارند.
در دستاورد اخیر که نتایج آن در شماره اخیر مجله ساینس منتشر شد، دانشمندان چین به طور همزمان بیش از ۱۰۰۰ جفت فوتون را اندازه گیری کردند. نتایج بدست آمده نشان داد که فوتون ها دارای قطبش متضاد بیش از حد انتظار بودند.
این دستاورد یک گام مهم در حوزه شبکه های ارتباطی فوق امن و در نهایت اینترنت کوانتومی مبتنی بر فضا محسوب می شود.
جیان وی پان، فیزیکدان دانشگاه علم و فناوری چین در شانگهای گفت: مرکز ملی علوم فضایی چین، ماهواره های بیشتری با پرتوهای قوی تر که حتی در زمان تابش نور خورشید قابل تشخیص هستند، به فضا ارسال خواهد کرد (چراکه ماهواره کوانتومی Micius تنها در هنگام شب کار می کند). در ۵ سال آینده نیز قصد داریم ماهواره های کوانتومی عملی به فضا پرتاب کنیم.
مترجم: معصومه سوهانی
منبع: sciencemag