پیام کوانتومی بدون تجهیزات مخصوص در فاصله طولانی ارسال شد

به گزارش سیلاد از مهر، البته «روز Q» یک وضعیت تخیلی نیست بلکه تهدیدی واقعی است که امکان دارد اینترنت و زیرساخت های دیجیتال سراسر جهان را مختل کند. آژانس های مختلف دولتی و سازمان های خصوصی از هم اکنون اقداماتی را برای مقابله با حملات قدرتمند رایانه های کوانتومی در پیش گرفته اند.

این اقدامات شامل توسعه روش های رمزگذاری جدید با هدف مقاومت در برابر حملات کوانتومی و همچنین اکتشاف روش هایی مانند «توزیع کلید کوانتومی» (QKD) برای ایمن نگهداشتن ارتباطات در سطح بنیادین است. اخیرا گروهی از محققان «توشیبا اروپا» به طور موفقیت آمیز پیامی را با استفاده از فیبرهای نوری معمول و رمزنگاری QKD در مسافت ۲۵۴ کیلومتر ارسال کردند. چنین قابلیتی برای نخستین بار محقق شده است.

علاوه بر آن این روش برخلاف تنظیمات ارتباطات کوانتومی نیازمند یک سیستم خنک کننده کریوژنی یا لیزرهای پیشرفته با فناوری بالا نیست. میرکوپیتالوگا یکی از محققان پروژه در این باره می گوید: این تحقیق مسیر را برای شبکه های کوانتومی کاربردی بدون نیاز به سخت افزارهای عجیب فراهم می کند.

محققان برای ارسال پیام کوانتومی در مسافت طولانی شبکه ای ۲۵۴ کیلومتری از فیبرنوری تجاری در آلمان ایجاد کردند و دیتاسنترهایی در فرانکفورت و کل را با یک نود واسط مرکزی(central relay node) در کیرچفلد بهم متصل کردند.

در بیشتر سیستم های ارتباطات کوانتومی حفظ امواج نوری به خصوص در فواصل طولانی نیازمند لیزرهایی ثابت است. اما محققان به جای استفاده از لیزرهای بسیار ثابت گرانقیمت یک روش ساده را به کار گرفتند.

نود واسط مرکزی در کیرچفلد اشعه های لیزر را به فرانکفورت و کل ارسال و یک مرجع فراهم کرد. این امر سبب شد محققان فازهای نور را بدون نیاز به تجهیزات خاص هماهنگ کنند.

به طور معمول برای ردیابی سیگنال های کوانتومی ضعیف در سیستم های سنتی معمولا از ردیاب های نانووایر ابررسانا استفاده می شود که بسیار حساس هستند اما به تجهیزان گرانقیمت و سنگین خنک کننده کریوژنیک نیاز است. محققان به جای این روش از فتودیودهای بهمن‌زا استفاده کردند که در حقیقت دستگاه های نیمه رسانا با قابلیت ردیابی فوتون های تکی هستند.

فتو دیودهای بهمن زا بسیار ارزان تر هستند ودر دمای اتاق کار می کنند اما عملکردشان ضعیف تر است. محققان برای غلبه براین محدودیت ها یک پالس لیزر مرجع را همراه داده های کوانتومی ارسال و دو مجموعه از فتودیودهای بهمن زا درهر ایستگاه دریافت کننده نصب کردند.

یکی از مجموعه فتودیودها ارتباطات کوانتومی را کنترل و دسته دیگر سیگنال های مرجع را رصد می کرد. این تنظیمات به اصلاح اشتباهاتی که با ارتعاشات، تغییرات دما و دیگر اختلالات در فیبرهای نوری ایجاد می شود، کمک کرد.

پژوهشگران با به کارگیری این تنظیمات هوشمندانه توانستند QKD را در یک شبکه فیبرنوری ۲۵۴ کیلومتری نشان دهند.