Η τηλεμεταφορά (γνωστή και ως «διακτινισμός» από το θρυλικό Star Trek) αποτελούσε και αποτελεί ένα από τα πλέον τρελά όνειρα της επιστήμης και της επιστημονικής φαντασίας- ωστόσο το επίτευγμα Κινέζων επιστημόνων που εργάζονται πάνω στο φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής (quantum entanglement- η αλλόκοτη «σύνδεση» ανάμεσα σε δύο σωματίδια που δημιουργούνται μαζί, τα οποία παρουσιάζουν παρόμοια συμπεριφορά, ασχέτως του πού μπορεί να βρίσκεται το ένα στον χώρο σε σχέση με το άλλο) δημιουργεί ελπίδες ότι βρισκόμαστε ένα βήμα πιο κοντά σε αυτόν τον στόχο. Είναι όμως ακριβώς έτσι;
Πέρυσι, ένας πύραυλος Long March 2D εκτοξεύτηκε από το κέντρο εκτόξευσης Τζιουκουάν στην έρημο Γκόμπι, ο οποίος έφερε τον δορυφόρο Micius. Ο δορυφόρος τέθηκε σε ηλιοσύγχρονη τροχιά, έτσι ώστε να περνά πάνω από το ίδιο σημείο στη Γη την ίδια στιγμή κάθε μέρα.
Όπως σημειώνεται σε δημοσίευμα του MIT Technology Review, ο Micius είναι ένας εξαιρετικά ευαίσθητος δέκτης φωτονίων, που μπορεί να εντοπίζει την κβαντική κατάσταση μεμονωμένων φωτονίων που εκπέμπονται από το έδαφος- κάτι που επιτρέπει την επιστημονική μελέτη φαινομένων που σχετίζονται με την κβαντική διεμπλοκή, την κβαντική κρυπτογράφηση και την κβαντική τηλεμεταφορά.
Η ομάδα των ερευνητών ανακοίνωσε πρόσφατα τα αποτελέσματα των πρώτων πειραμάτων της: Οι Κινέζοι ερευνητές δημιούργησαν το πρώτο κβαντικό δίκτυο επικοινωνίας δορυφόρου- εδάφους, διαδικασία κατά την οποία έσπασαν το ρεκόρ μεγαλύτερης απόστασης όσον αφορά στη μέτρηση διεμπλοκής. Επίσης, χρησιμοποίησαν το δίκτυο αυτό για να τηλεμεταφέρουν το πρώτο αντικείμενο από έδαφος σε τροχιά.
Το φαινόμενο της κβαντικής διεμπλοκής μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επικοινωνία σε μεγάλες αποστάσεις, με το ένα σωματίδιο (φωτόνιο) να χρησιμοποιείται ως «πομπός» και το άλλο ως «δέκτης». Η κεντρική ιδέα είναι το «κατέβασμα» όλων των πληροφοριών που σχετίζονται με ένα φωτόνιο σε ένα σημείο του χώρου και η μετάδοσή τους μέσω του δεσμού αυτού σε άλλο φωτόνιο, σε άλλο σημείο του χώρου. Πρακτικά, αυτό που συμβαίνει είναι το δεύτερο φωτόνιο να αναλαμβάνει πρακτικά την «ταυτότητα» του πρώτου, έχοντας λάβει τα απαιτούμενα δεδομένα- και έχει επιτευχθεί ουκ ολίγες φορές σε εργαστήρια στη Γη. Η «τηλεμεταφορά» αυτή αποτελεί τη βάση για ένα μεγάλο εύρος τεχνολογιών, καθώς, θεωρητικά δεν υπάρχει όριο απόστασης που να λειτουργεί περιοριστικά. Ωστόσο, αφ’ενός η διεμπλοκή είναι εύθραυστο πράγμα, επειδή τα φωτόνια αλληλεπιδρούν με ύλη μέσα στην ατμόσφαιρα ή εντός οπτικών ινών, προκαλώντας αναταραχή σε αυτήν, αφ’ετέρου, όπως κατανοεί κανείς, αυτό που περιγράψαμε απέχει πολύ από τον διακτινισμό του Κάπτεν Κερκ («beam us up, Scotty») και του ηρωικού πληρώματος του διαστημοπλοίου Enterprise.
Ως εκ τούτου, η απόσταση στην οποία επιστήμονες είχαν καταφέρει να προβούν σε μετρήσεις πάνω στο φαινόμενο αυτό ήταν περιορισμένη. «Προηγούμενα πειράματα τηλεμεταφοράς ανάμεσα σε μακρινούς προορισμούς περιορίζονταν σε απόσταση της τάξης των 100 χλμ, εξαιτίας της απώλειας φωτονίων σε οπτικές ίνες ή επίγεια κανάλια ελεύθερου χώρου» αναφέρει η ομάδα.
Ο Micius το άλλαξε αυτό, καθώς βρίσκεται σε τροχιά σε ύψος 500 χλμ. Για να ελαχιστοποιήσουν την ποσότητα της ατμόσφαιρας που παρεμβάλλεται, οι ερευνητές έστησαν σταθμό εδάφους στο Νγκάρι στο Θιβέτ, σε υψόμετρο άνω των 4.000 μέτρων. Οπότε η απόσταση από το έδαφος στον δορυφόρο ποικίλλει, από 1.400 χλμ. όταν βρίσκεται κοντά στον ορίζοντα, σε 500 όταν βρίσκεται απευθείας από πάνω.
Για να πραγματοποιήσουν το πείραμα, οι Κινέζοι ερευνητές δημιούργησαν ζεύγη φωτονίων σε διεμπλοκή στο έδαφος, σε ρυθμό 4.000 ανά δευτερόλεπτο. Μετά εξέπεμψαν ένα από αυτά στον δορυφόρο, που περνούσε από πάνω κάθε μεσάνυχτα, και κράτησαν το «ζευγάρι» του στο έδαφος. Εν τέλει, προέβησαν σε μετρήσεις στα φωτόνια στο έδαφος και σε τροχιά για να επιβεβαιώσουν ότι διεμπλοκή λάμβανε χώρα. Μέσα σε 32 ημέρες, απέστειλαν εκατομμύρια φωτόνια και σημειώθηκαν θετικά αποτελέσματα σε 911 περιπτώσεις. «Αναφέρουμε την πρώτη κβαντική τηλεμεταφορά ανεξάρτητων qubits μεμονωμένου φωτονίου από παρατηρητήριο στο έδαφος σε δορυφόρο σε χαμηλή τροχιά- μέσω ενός καναλιού up-link- σε απόσταση μέχρι 1.400 χλμ» αναφέρουν οι Κινέζοι ερευνητές.
Όπως υπογραμμίζεται στο δημοσίευμα του MIT Technology Review, πρόκειται για την πρώτη φορά που αντικείμενο τηλεμεταφέρεται από τη Γη σε τροχιά, σπάζοντας το προηγούμενο ρεκόρ διεμπλοκής- και επιβεβαιώνοντας την υπεροχή της Κίνας πάνω στον συγκεκριμένο τομέα έρευνας, που αναμένεται να ανοίξει νέους ορίζοντες όσον αφορά σε νέες μορφές τηλεπικοινωνιών, όπου οι πληροφορίες θα «κωδικοποιούνται» βάσει των κβαντικών καταστάσεων φωτονίων σε διεμπλοκή. Το κύριο πλεονέκτημα μιας τέτοιας μεθόδου θα είναι πως θα είναι αδύνατη η υποκλοπή, καθώς οποιαδήποτε απόπειρα θα προκαλεί αναταραχή στην κατάσταση των φωτονίων, αποκαλύπτοντας ότι κάποιος «κρυφακούει».
Οπότε, η απόσταση προς τον διακτινισμό του Star Trek είναι ακόμα μεγάλη- αλλά ίσως η μέρα που το αποκαλούμενο «lag» τηλεπικοινωνιών να εξαλειφθεί ως φαινόμενο να μην είναι και πολύ μακριά.