לראשונה בישראל: נחנך מצפה לתקשורת עם לוויינים

תחנה חדשנית וראשונה מסוגה בישראל לתקשורת אופטית וקוונטית עם לוויינים המאפשר חישה, עקיבה וצילום היפר-ספקטרלי מתקדם מהחלל החיצון דרך לוויינים הנמצאים במסלול סביב כדור הארץ, נחנכה באוניברסיטת תל אביב. תחנת הקרקע החדשה נחשבת לפי מומחים לאחת המתקדמות ביותר בעולם וקיימת בה כיפה יוצאת דופן בגדולה של מצפה לוויינים בקוטר של 4.25 מטרים, תחתיה מצויים מצלמות מהירות, ציוד לייזרים, ציוד עקיבה חדשני, גלאי פוטונים וטלסקופ בקוטר 24 אינץ'. בעתיד, כך לפי הפרסומים בתקשורת, יצטייד המצפה החדש גם בטלסקופ לצילום אינפרה-אדום ובציוד חדשני נוסף הכולל מצלמות תרמיות והיפר-ספקטרליות.

ראש המרכז למדע וטכנולוגיה קוונטית באוניברסיטת תל אביב, הסביר במסגרת סרטון חדש בו מוצג המצפה החדש, כי "תחנת הקרקע מיועדת לצפייה בלוויינים, שהם גופים קטנים בגובה 500-400 ק"מ הנעים במהירות של כ-30 אלף קמ"ש. היכולת לעקוב אחר לוויינים היא מיומנות עדינה מאוד. הלוויין חולף מהר מאוד, ובזמן הזה צריך לצלם אותו במרכז התמונה ובכמה טווחים שונים של הספקטרום האלקטרומגנטי כדי ללמוד פרטים עליו. זה מצפה הלוויינים הראשון והיחיד בישראל, והוא בין המתקדמים ביותר בעולם כולו".

אחד הנושאים המיוחדים שיתאפשר לבצע בהם ניסוי ומחקר בתחנת הקרקע החדשה בזכות ציוד ייחודי, הוא תקשורת אופטית קוונטית אשר שונה לחלוטין מתקשורת אופטית רגילה בה נעשה שימוש בלייזרים. תקשורת מסוג זה, כך מסביר פרופסור עוז, משתמשת בתכונות קוונטיות מתקדמות של פוטונים (יחידה בסיסית של חלקיק/גל אור) לצורך בסיס תקשורת מוצפנת שלא ניתנת לציטוט מבחינה תיאורטית. בנושא זה מסביר פרופסור עוז בכתבה חדשה שפורסמה באתר ynet כי "מבחינה תיאורטית, תקשורת קוונטית היא מוצפנת לחלוטין. אי אפשר לתקוף אותה בסייבר ולהעתיק את המידע, כי במכניקת קוונטים יש עיקרון שמונע העתקה. ברגע שצד שלישי מנסה להאזין למסר, הוא הורס את האות המקורי – למשל משנה את קיטוב הפוטונים – ושני הצדדים שמתקשרים יכולים לדעת שמישהו ניסה להאזין. ככה זה בתיאוריה. בפרקטיקה, יש לא מעט שאלות מחקריות שצריך לענות עליהן".

בהמשך דבריו, מספר פרופסור עוז על שאלות מעניינות שונות להן ינסו החוקרים בתחנת התקשורת הלוויינית החדשה לענות, כאשר בנושא זה הוא פירט כי "למשל, מה עושים עם רעש באות שלא נוצר כתוצאה מהאזנה, למשל ממזג האוויר? האם כדאי להשתמש בקיוביטים או בקיודיטים, פוטונים בעלי יותר משני מצבים? ובכלל, כמה מידע אפשר להעביר כך בזמן השידור המוגבל שבו הלוויין חולף מעל תחנת הקרקע? רשימת השאלות הפתוחות ארוכה. צריך להבין שתקשורת קוונטית היא תחום ניסיוני לחלוטין. קיימים פרוטוקולים מניסויים שנערכו במעבדות, אך המדינה היחידה שהדגימה בהצלחה תקשורת כזו היא סין כבר ב-2016. כנראה גם האמריקנים הצליחו, אבל הם לא פרסמו על כך דבר בעיתונות המדעית. חוץ משתי המעצמות הללו, מדינות ספורות כמו גרמניה, סינגפור וכעת גם ישראל מכינות את הקרקע להדגמת היכולת".

בנוגע לסדר השלבים בפרויקט ולאופן הכרונולוגי בו יצאו לדרך הניסיונות לביסוס תקשורת לווינית באפיקים שונים במסגרת פעילותה של התחנה החדשה, מספר פרופסור עוז כי "אנחנו עובדים בשיטת חומה ומגדל. בהתחלה נציב משדר על גג הבניין השני של בית הספר לפיזיקה, בניסיון לייצר מפתח קוונטי חסין בקצב של מאות עד אלפי ביטים לשנייה, במטרה ללמוד ולשפר את יכולות ההצבה, המיתוג והסנכרון של מקורות האור וגלאי הפוטונים הבודדים. בהמשך נרצה להקטין את מערכת השידור ולהטמיע אותה במערכת מוטסת, בהתחלה ברחפנים, ולבסס רשת של תקשורת קוונטית. בסוף נרצה גם לשגר לוויין שלנו, שינסה לתקשר קוונטית עם תחנת הקרקע ועם לוויין דומה של סינגפור".