×

ดาวเทียมควอนตัมของจีนสร้างสถิติใหม่แห่งการส่งข้อมูล

29.06.2017
  • LOADING...

HIGHLIGHTS

5 Mins. Read
  • ดาวเทียมของประเทศจีนสร้างสถิติใหม่ในการส่งข้อมูลแบบพัวพัน (entanglement) จากดาวเทียมสู่สองสถานีบนพื้นโลก ซึ่งตั้งอยู่ห่างกันถึง 1,200 กิโลเมตรได้สำเร็จ นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่ามันจะนำไปสู่เครือข่ายการสื่อสารที่มีความปลอดภัยสูงยิ่ง (ultrasecure communication networks)
  • นักฟิสิกส์จากประเทศจีนคาดหวังว่าในอนาคตอันใกล้จะมีการส่งสัญญาณที่แรงและชัดเจนกว่าเดิม และยังต้องการส่งสัญญาณไปยังสองสถานีที่อยู่ห่างกันมากกว่านี้ได้

     ช่วงนี้ประเทศจีนกำลังมาแรงในหลายๆ เรื่อง

     เรื่องวิทยาศาสตร์เองนั้นก็มาแรงไม่แพ้เรื่องไหน เมื่อไม่นานนี้ประเทศจีนเพิ่งมีการเปิดใช้งานกล้องโทรทรรศน์วิทยุ FAST ซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุดในโลก และล่าสุดเมื่อเดือนมิถุนายนที่ผ่านมานี้ ดาวเทียมของประเทศจีนสร้างสถิติใหม่ในการส่งข้อมูลแบบพัวพัน (entanglement) จากดาวเทียมสู่สองสถานีบนพื้นโลก ซึ่งตั้งอยู่ห่างกันถึง 1,200 กิโลเมตรได้สำเร็จ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากคาดการณ์ว่ามันจะนำไปสู่เครือข่ายการสื่อสารที่มีความปลอดภัยสูงยิ่ง (ultrasecure communication networks) และอาจกลายเป็นฐานอินเทอร์เน็ตในอวกาศได้อนาคต

     กล่าวได้ว่าการทดลองนี้ถือเป็นก้าวกระโดดที่ยิ่งใหญ่ทั้งในแง่การทดลองทางควอนตัมฟิสิกส์และด้านอวกาศ

     การจะเข้าใจความยิ่งใหญ่ของการทดลองในครั้งนี้ต้องเข้าใจการส่งข้อมูลแบบพัวพัน (entanglement) เสียก่อน

 

Photo: theunapologists.com

 

     ทฤษฎีควอนตัม เป็นทฤษฎีที่ใช้อธิบายพฤติกรรมของอนุภาคเล็กๆ ได้อย่างดีเยี่ยม ความแปลกประหลาดอย่างหนึ่งคือ นักฟิสิกส์สามารถทำให้อนุภาคสองอนุภาค (เช่น อิเล็กตรอน) มีสถานะที่พัวพัน (entanglement) กันได้ โดยทฤษฎีแล้วหากสองอนุภาคมีความพัวพันกัน ต่อให้ทั้งสองถูกแยกออกจากกันไปไกลแค่ไหน มันก็ยังมีความสัมพันธ์กันอยู่ กล่าวคือหากทำการวัดปริมาณบางอย่างกับอนุภาคหนึ่งแล้ว จะทำให้อีกอนุภาคที่อยู่ห่างไกลออกไปมีสถานะที่ตรงข้ามกับอนุภาคแรกในทันที

     สมมติว่าอนุภาคเล็กๆ เป็นเหมือนกระสุนปืนใหญ่นะครับ ถ้าลูกปืนใหญ่ถูกยิงออกไปพร้อมๆ กัน ในทิศทางตรงข้ามกันด้วยกระบอกปืนแบบพิเศษ เมื่อลูกกระสุนปืนใหญ่อยู่ห่างกันนับร้อยกิโลเมตร ก็มีนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งทำการวัดการปั่นหมุนของกระสุนปืนลูกหนึ่ง แล้วพบว่ามันหมุนในทิศตามเข็มนาฬิกา การวัดของเขาจะทำให้กระสุนปืนใหญ่อีกลูกที่อยู่ห่างออกไปหมุนในทิศทวนเข็มนาฬิกาทันที ในทฤษฎีควอนตัมระบุว่า การหมุนของกระสุนปืนใหญ่ไม่ได้ถูกกำหนดมาตั้งแต่แรก แต่เพิ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการวัดค่าการหมุน!

     นี่คือสถานะพัวพัน (entanglement) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่นักฟิสิกส์รู้จักมาตั้งแต่ยุคของไอน์สไตน์แล้ว แน่นอนว่าแนวคิดที่ตามมาคือมันอาจใช้เป็นการส่งชิ้นส่วนกุญแจในการเข้ารหัสทางคอมพิวเตอร์ได้ แต่การทดลองเพื่อให้สองอนุภาคเกิดความพัวพันกันที่ระยะห่างมากๆ นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย เพราะเมื่อทั้งสองอนุภาคเคลื่อนที่ผ่านอากาศหรือสายไฟเบอร์ออปติกส์ ทั้งสองอนุภาคจะสูญเสียความพัวพันไป

     ในช่วงปี ค.ศ. 2015 นักฟิสิกส์สามารถทำการทดลองบนโลกเพื่อทำให้สองอนุภาคมีความพัวพันกันที่ระยะห่างราว 1.3 กิโลเมตรได้สำเร็จ หลังจากนั้นก็มีการส่งสัญญาณผ่านสองอนุภาคที่พัวพันกันได้ในระดับร้อยกิโลเมตรเท่านั้น

     นักฟิสิกส์เริ่มคิดว่าน่าจะมีการใช้ดาวเทียมสำหรับส่งสัญญาณผ่านอวกาศที่มีสภาพสุญญากาศ ซึ่งจะช่วยให้อนุภาคไม่สูญเสียสถานะพัวพันได้ ที่สำคัญยังสามารถส่งไปยังที่ใดบนโลกก็ได้

 

Photo: www.globaltimes.cn

 

     เจียนเหวย พาน (Jian-Wei Pan) นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในเซี่ยงไฮ้ ใช้ดาวเทียม Micius (ตั้งตามชื่อนักปราชญ์จีนโบราณ) ที่ถูกส่งขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกในเดือนสิงหาคม ปี ค.ศ. 2016 ในการทำการทดลองดังกล่าว โครงการดาวเทียมดวงนี้ใช้งบประมาณในการพัฒนาและดำเนินการราวๆ 100 ล้านเหรียญสหรัฐ

     การทดลองนี้ใช้ยิงแสงเลเซอร์ไปยังแท่งแก้วพิเศษ ซึ่งจะทำให้แสงที่ออกมาเกิดสถานะพัวพันกัน ดังนั้นลักษณะการวางตัวของคลื่นแสงสองลำที่ออกมาจากแก้วจะมีทิศทางตรงข้ามกันเมื่อมันถูกวัด โดยแสงทั้งสองลำถูกส่งไปยังสถานีที่ Delingha และ Lijiang ซึ่งทั้งสองอยู่ห่างกัน 1,200 กิโลเมตร และตั้งอยู่ในเทือกเขาทิเบต

     นักฟิสิกส์จากประเทศจีนคาดหวังว่าในอนาคตอันใกล้จะมีการส่งสัญญาณที่แรงและชัดเจนกว่าเดิมจนสามารถส่งสัญญาณได้แม้จะเป็นตอนกลางวัน เพราะการทดลองที่สำเร็จในครั้งนี้ต้องส่งสัญญาณตอนกลางคืนเท่านั้น อีกทั้งยังต้องการส่งสัญญาณไปยังสองสถานีที่อยู่ห่างกันมากกว่านี้ได้

     เหลือเชื่อที่มีความเป็นไปได้มากมายที่เกิดขึ้นจากความก้าวหน้าในการทดลองด้านนี้ ทั้งด้านการส่งสัญญาณ การเข้ารหัส และเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ตยุคใหม่ แม้จะการทดลองนอกโลกที่ดูไกลตัว แต่สุดท้ายมันอาจย้อนกลับมาตอบโจทย์ของมนุษย์บนพื้นโลกก็ได้

 

อ้างอิง:

  • LOADING...

READ MORE






Latest Stories

Close Advertising