توسعه اولین پهپاد کوانتومی توسط چین
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ پژوهشگران چینی در حال ایجاد پهپادهای کوانتومی هستند که در نهایت به راه‌اندازی شبکه‌های ارتباطی کوانتومی هوایی منجر خواهند شد.
مکانیک‌های کوانتومی دارای مفهوم پیچیده‌ای به نام درهم تنیدگی کوانتومی (entanglement) هستند. این اصطلاح بیان می‌کند 2 یا تعداد بیشتری از ذرات مانند فوتون از نظر تئوری می‌توانند بدون در نظر گرفتن فاصله، به صورت لحظه‌ای، به تبادل اطلاعات میان یکدیگر بپردازند.
درهم تنیدگی کوانتومی یکی از اصلی‌ترین پایه‌های عملکرد رایانه‌های کوانتومی، شبکه‌هایی که به آن‌ها متصل هستند و انواع رمزنگاری‌های کوانتومی به حساب می‌آید. این اصل باعث می‌شود تا بتوان به سامانه‌هایی غیرقابل هک دست پیدا کرد.
با وجود این یکی از چالش‌های اصلی توسعه شبکه‌های کوانتومی زمینی، شکننده بودن پیوندهای درهم تنیدگی کوانتومی است. از طرفی زمانی که یک تصویر از طریق فیبر نوری امروزی ارسال می‌شود، در فاصله و حجم داده‌ها محدودیت وجود دارد. با توجه به مسائل یاد شده پژوهشگران در طول سال‌های گذشته روی شبکه‌های کوانتومی بر پایه انتقال فوتون از طریق هوا تحقیقی کنند.
پژوهشگران چینی و اروپایی در حال حاضر ماهواره‌های کوانتومی مختلفی را توسعه داده‌اند. این سخت‌افزارها امکان برقراری ارتباط میان زمین و فضا را در فواصل دور فراهم می‌کنند؛ اما از چندین مشکل بزرگ رنج می‌برند. این دستاوردها در لئو (LEO)، پایین‌ترین مدار زمین قرار دارند. به این معنی که تنها در یک بازه‌ی زمانی خاص و به منطقه‌ای که از بالای آن عبور می‌کنند، می‌توانند خدمات ارائه بدهند. همچنین هزینه‌ی پرتاب و راه‌اندازی یک شبکه از ماهواره‌های کوانتومی بسیار هزینه‌بر است.
پژوهشگران دانشگاه نانجینگ چین، به تازگی پهپادهایی کوانتومی را تولید کرده‌اند که می‌توان از آن‌ها به عنوان گره‌های هوایی (node) در شبکه‌های کوانتومی بهره گرفت.
دیمیتر واسیلیف (Dmytro Vasylyev)، یک محقق آلمانی که در تحقیقات یاد شده شرکت نداشته است گفت:
پژوهشگران چینی اولین پهپاد کوانتومی را ساخته و از آن به عنوان گره‌ای مشابه با نمونه‌های موجود در ماهواره‌های کوانتومی بهره گرفتند.
دستاورد یاد شده، «اکتاکوپتر» یا پهپاد 8 ملخه‌ای را توسعه داده‌اند که 35 کیلوگرم وزن دارد و روی آن سامانه ارتباطات کوانتومی نسب شده است. این پهپاد در زمان آزمایش، به مدت 40 دقیقه عملیاتی باقی ماند و توانست 2 ارتباط هوا به زمین ایجاد و حفظ کند. هر یک از این ارتباطات در فاصله‌ای به شعاع یک صد متر انجام شد. به علاوه این بررسی با موفقیت در شرایط نوری و آب و هوایی مختلف صورت گرفت.
پژوهشگران معتقدند می‌توانند به منظور پیاده‌سازی سامانه ارتباطات کوانتومی روی پهپادهای تجاری کوچک‌تر و مورد تقاضا در شبکه‌های محلی، ابعاد خود را کوچک‌تر کنند. از طرفی این سخت‌افزار مقیاس‌پذیر بوده امکان پیاده‌سازی آن روی پهپادهایی با توان پرواز در ارتفاعات بسیار بالا نیز وجود دارد. در نتیجه‌ی این موضوع می‌توان منطقه‌ی بزرگ‌تری، برای مثال تا صدها کیلومتر، تحت پوشش قرار دارد. به طور کلی این پهپادها، یک ابزار کلیدی برای پر کردن شکاف میان شبکه‌های کوانتومی ماهواره‌ای و زمینی به حساب می‌آیند.
واسیلیف اشاره کرد، یک شبکه کوانتومی دارای پهپادهایی از این نوع با چندین چالش مواجه خواهند شد. برای مثال سامانه ارتباط کوانتومی روی پهپادها به گونه‌ای تنظیم شده‌اند که فوتون‌های در هم تنیده شده‌ای که به سمت پهپاد ارسال می‌شوند یا مسیر خود را گم کرده‌اند، جذب و به سمت مقصد ارسال کنند؛ اما در طول رمز این سامانه ممکن است فوتون‌های نور خورشید را به اشتباه به عنوان نمونه‌های در هم تنیده شده تشخیص دهد و همین موضوع در سیستم اختلال ایجاد کند. این مشکل می‌تواند امنیت سیستم را به خطر انداخته، اطمینان کاربران را نسبت به نوع عملکرد آن کاهش دهد.
به علاوه پهپادها در لایه‌های پایینی اتمسفر فعالیت می‌کنند. محلی که به عنوان منبعی ویژه از آشفتگی اتم‌ها و تخریب سیگنال شناخته می‌شود. همچنین پرواز خود پهپادها نیز به منبعی بسیار عالی در زمینه‌ی اختلال تبدیل می‌شود. این موارد در نهایت به کاهش کارایی سامانه‌های کوانتومی منجر می‌شوند.
کارشناس مذکور البته شرح داد که پهپادهای کوانتومی مزایای مختلفی را نیز ارائه می‌دهند. برای مثال جایگزین بسیار کم هزینه‌ای برای ایجاد شبکه‌هایی بر پایه فیبر نوری هستند. همچنین به عنوان بستری بسیار مناسب برای انجام مطالعه روی تأثیرات آب و هوایی در ارتباطات کوانتومی شناخته می‌شوند.
