کوانتوم؛ پل ارتباطی نسل جدید زیردریایی‌ها

از همان زمان که سیستم‌های حمل و نقل دریایی موسوم به زیردریایی‌ها ساخته و به آب انداخته شدند، مقوله ارتباط بی‌نقص و ایمن آنها با پایگاه‌های دریایی و ساحلی همواره مورد توجه طراحان و مهندسان بوده است. این نکته زمانی از اهمیت ویژه برخوردار می‌شود که صحبت استفاده از زیردریایی‌ها در نبردها و گشتزنی‌های دریایی می‌شود.

کد خبر: ۴۴۶۳۴۳

هم‌اکنون در گوشه و کنار جهان شمار قابل توجهی از زیردریایی‌های متعلق به ارتش‌های مختلف در حال گشتزنی و انجام ماموریت‌های برنامه‌ریزی شده‌اند. این زیردریایی‌ها در برخی موارد تا هفته‌ها دور از ساحل هستند و البته در این مدت باید همواره با پایگاه‌های دریایی و کشتی‌های شناور در سطح آب در تماس باشند. چگونگی برقراری این ارتباط با حداکثر ضریب امنیتی بسیار مهم است چرا که نیروهای دشمن همواره با ردیابی کدهای رمزگذاری شده درصدد دستیابی به اطلاعاتی هستند که در این ارتباطات رد و بدل می‌شود. راه‌حلی که بتازگی برای افزایش ضریب امنیتی ارتباط میان زیردریایی‌ها و پایگاه‌های خارج از آب پیشنهاد می‌شود، ارتباطات کوانتومی است.

در حال حاضر زیردریایی‌ها از علائم تصادفی به عنوان کدهای یکبارمصرف برای کدگذاری ارتباطات رمزگونه استفاده می‌کنند. در این روش از هر علامت تنها یک بار می‌توان استفاده کرد تا به این ترتیب ردیابی آنها غیرممکن ‌شود. اما در این میان یک مشکل بزرگ وجود دارد و آن این‌که پیش از عزیمت زیردریایی از پایگاه ساحلی باید هماهنگی لازم میان دو طرف صورت گیرد تا در خواندن پیام‌ها اختلالی به وجود نیاید. گذشته از آن، وجود انبوهی از علائم در زیردریایی می‌تواند اقدام بسیار خطرناکی باشد، به طوری که اگر زیردریایی به هر دلیلی به دست نیروهای دشمن اسیر شود، پرده از تمامی ارتباطات برداشته خواهد شد.

اما این تازه بخشی از مشکلاتی است که در برقراری ارتباطات رادیویی میان زیردریایی‌ها و پایگاه‌های ساحلی وجود دارد. مشکل دیگر این است که زیردریایی‌ها پیام‌های مختلف را با استفاده از امواج رادیویی فرکانس پایین دریافت می‌کنند. این خاصیت موجب می‌شود امواج براحتی به اعماق آب نفوذ پیدا کنند. اما استفاده از امواج رادیویی فرکانس پایین محدودیت‌های زیادی دارد؛ به‌طوری که در هر ثانیه تنها چند حرف قابل ارسال است. اما زیردریایی‌ها برای دریافت پیام‌های رادیویی با فرکانس بالا ـ که سرعت انتقال داده‌ها به این ترتیب افزایش پیدا می‌کند ـ راهی ندارند جز این‌که به سطح آب نزدیک شوند که در این شرایط، خطر شناسایی آنها افزایش می‌یابد.

مارکو لانزاگورتا مدیر فناوری‌های کوانتومی شرکت ITT – که در زمینه فناوری‌های دفاعی فعالیت دارد ـ می‌گوید: ما به دنبال طراحی و ساخت زیردریایی‌هایی هستیم که برای مدتی طولانی غیرقابل ردیابی باشند، لانزاگورتا معتقد است، استفاده از فناوری موسوم به توزیع علائم کوانتوم (QKD)می‌تواند راه‌حلی برای این مشکلات باشد. مبنای این نگرش بهره‌گیری از مشخصه‌های کوانتومی فوتون‌هاست که به 2 روش مختلف قطبی می‌شوند. نتیجه نهایی این فرآیند، کدگذاری‌های صفر و یک و خلق و تبادل علائم مختلف است. نکته جالب توجه این است که هرگونه تلاشی برای درک این فوتون‌ها به برهم خوردن مشخصه‌های کوانتومی فوتون‌ها منجر می‌شود.

چگونگی برقراری ارتباط زیر‌دریایی‌ها با حداکثر ضریب امنیتی بسیار مهم است چرا که نیروهای دشمن همواره با ردیابی کدهای رمزگذاری شده درصدد دستیابی به اطلاعاتی هستند که در این ارتباطات رد و بدل می‌شود

در این روش نوین، زیردریایی‌ها برای این‌که ارتباط ایمن و بدون نقصی در عمق 100 متری دریا با سطح آب و پایگاه‌های ساحلی برقرار کنند می‌توانند فوتون‌های پرتوهای لیزری را به سوی ماهواره‌ها منتشر کنند که در ادامه این فوتون‌ها به سوی پایگاه‌های مورد نظر منتقل می‌شوند. در دل این فرآیند، زیردریایی‌ها می‌توانند از طریق پالس‌های لیزری که ضریب امنیتی آنها در بالاترین سطوح ممکن قرار دارد با مقاصد مورد نظر ارتباط برقرار کنند.

محققانی که روی این تکنیک نوین ارتباطی کار می‌کنند، شبیه‌سازی‌های گوناگونی را انجام داده‌اند. شبیه‌سازی‌های لانزاگورتا و سایر محققانی که در شرکت ITT فعالیت دارند، نشان می‌دهد که می‌توان اطلاعات مختلفی را با سرعت 170 مگابایت بر ثانیه با استفاده از این روش نوین منتقل کرد. این سرعت برای انتقال داده‌های نسبتا سنگینی همچون ارتباطات ویدئویی کافی به نظر می‌رسد. در چند روز آینده کارگاه تخصصی در زمینه رمزنویسی در مریلند آمریکا و به میزبانی انستیتو ملی استاندارد و فناوری این کشور برگزار می‌شود و لانزاگورتا در نظر دارد یافته‌های خود را در این خصوص با سایر محققان در میان بگذارد و در ادامه قصد دارد تا آزمایشاتی را با تکیه بر این نگرش نوین در آزمایشگاه تحقیقات نیروی دریایی ارتش آمریکا در واشنگتن انجام دهد. او به دنبال بررسی این نکته است که چگونه حالت کوانتومی یک فوتون همزمان که در عمق آب حرکت می‌کند، حفظ می‌شود. درصورتی که مطالعات لانزاگورتا با نتایج مثبتی همراه باشد می‌توان از هم‌اکنون افق روشنی در دگرگونی شیوه‌های برقراری ارتباط میان زیردریایی‌ها و کشتی‌ها و پایگاه‌های ساحلی متصور شد.

راپتر اورسین از دانشگاه وین در اتریش نیز از جمله محققانی است که در این زمینه مشغول فعالیت است. او سال 2007 به عنوان عضوی از تیمی که در این زمینه کار می‌کرده است، رکورد جالب توجهی در زمینه استفاده از این روش برای انتقال داده‌های مورد نظر در آب به ثبت رسانده است. راپتر در آن سال با ارسال فوتون‌ها به عمق محیط اطراف زمین به مسافت 144 کیلومتر رکورد مورد نظر را به ثبت رساند. وی با انجام آن آزمایش تاریخی نشان داد که می‌توان سیگنال‌های کوانتومی رمزگذاری شده را با کیفیت و ایمنی قابل توجهی به عمق هوا ارسال و با استفاده از سیستم‌های ماهواره‌ای در گوشه دیگری از زمین آنها را دریافت کرد. اما آیا می‌توان از این تکینک در مقیاس بزرگ‌تری همچون فضای اطراف زمین نیز استفاده کرد؟ راپتر معتقد است فعلا خیلی زود است که در این زمینه صحبت شود چرا که برای کار در چنین مقیاسی به ابزارها و تجهیزاتی نیاز داریم که در حال حاضر خبری از آنها نیست. وی می‌گوید: این‌که بخواهیم درباره ارسال سیگنال‌های رمزگذاری شده کوانتومی از زمین به ماهواره‌ها صحبت کنیم، هنوز کمی زود است. شاید منظور وی این است که فعلا باید در مقیاس‌های کوچک تری همچون ارتباطات میان زیردریایی‌ها و پایگاه‌های ساحلی و کشتی‌ها صحبت کرد. آنچه محققانی همچون لانزارگورتا به دنبال آن هستند تا تبدیل شدن به یک فناوری کاربردی در سطح ارتش‌های جهان فاصله زیادی دارد، اما در صورت تحقق این موضوع باید شاهد آغاز نسل جدیدی از ارتباطات زیرآبی باشیم. به عقیده کارشناسان همزمان با توسعه چنین فناوری، فناوری‌های تقابلی آنها نیز رشد و پیشرفت قابل توجهی خواهند یافت، فناوری‌هایی که برای ردیابی ارتباطات زیر آبی به کار گرفته می‌شوند. کارشناسان امور فناوری‌های نظامی و دفاعی بر این باورند که در دهه‌های آینده پیشرفت‌های گسترده‌ای در زمینه ارتباطات زیرآبی صورت خواهد گرفت که مطمئنا این پیشرفت‌ها نقشی اساسی در موفقیت نیروی دریایی ارتش‌های مختلف جهان ایفا خواهند کرد.