استحوذت أشياء قليلة على الخيال العلمي تمامًا مثل اتساع الفضاء ووعد تكنولوجيا الكم، حيث قام ميسيوس، بربط هذين المجالين الملهمين، مما أدى إلى إنتاج سلسلة من العروض التجريبية الأولى المثيرة في اتصالات الفضاء الكمومية.
الاتصالات الكمومية عبر الأقمار الصناعية
- بمراجعة الجهود التي أدت إلى إطلاق القمر الصناعي والنتائج الرئيسية للمهمة، قدم جيان وزملاؤه في منظورًا لما قد يبدو عليه مستقبل الاتصالات الفضائية الكمية، يثبت نجاح هذه المهمة الفضائية الكمومية جدوى العديد من بروتوكولات الاتصالات الكمومية الفضائية، مما يوفر أساسًا متينًا للتحسينات المستقبلية التي قد تؤدي إلى شبكة اتصالات كمومية تمتد عبر الأرض.
- الفوتونات هي كمية الضوء، هي ناقلات رائعة للمعلومات الكمومية لأنها سهلة التلاعب والسفر بسرعة كبيرة، ويمكن إنشاؤها في الحالة الكمية المرغوبة أو كناتج لبعض أجهزة الاستشعار الكمومية أو أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
- ويمكن أن يكون التشابك الكمي بين فوتونات متعددة الارتباط غير الكلاسيكي بين حالاتها الكمومية مفيدًا بشكل مذهل في بروتوكولات الاتصالات الكمومية مثل توزيع المفتاح الكمومي (QKD)، وهو نهج تشفير يمكنه من الناحية النظرية ضمان أمن المعلومات المطلق.
- تم عرض مخططات (QKD) على مسافات تصل إلى بضع مئات من الكيلومترات، وهي كافية لتغطية شبكات الاتصالات بين المدن، لكن زيادة مداها في النهاية إلى النطاق العالمي يمثل تحديًا هائلاً.
- يرتبط الحاجز الرئيسي للاتصالات الكمومية بعيدة المدى بالخسائر الناتجة عن الامتصاص والتشتت، التي يتكبدها الضوء الذي ينتقل على طول الألياف الضوئية أو عبر الغلاف الجوي، بينما في الاتصالات الكلاسيكية يمكن استخدام المضخمات الضوئية كمكررات تعوض عن مثل هذه الخسائر، فإن تضخيم الفوتونات الفردية يفسد معلوماتها الكمومية.
- يدرس الباحثون العديد من تقنيات إعادة الإرسال الكمي التي يمكن أن تتغلب على هذا القيد، لكن المكررات الكمومية لن تكون جاهزة قريبًا لدعم الاتصالات الكمومية العابرة للقارات، حيث أن النهج الوحيد القابل للتطبيق على المدى القريب تقدمه القناة الضوئية للفضاء الحر، التي تربط الأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض بالأرض.
