پایداری پیوند داده کوانتومی با منفعت گیری از انتقال فوتون در مسافت ۱۸ کیلومتری_صبح سریع

دانشمندان مؤسسه فناوری روچستر(RIT) و دانشگاه روچستر با پیروزی یک شبکه ارتباطی کوانتومی آزمایشی تشکیل کرده‌اند که دانشگاه‌های خود را با منفعت گیری از دو فیبر نوری به هم متصل می‌کند.

به نقل از آی‌ای، دانشمندان با منفعت گیری از شبکه کوانتومی روچستر(RoQNET)، اطلاعات را با منفعت گیری از فوتون‌های منفرد در طول تقریباً ۱۱ مایل کابل فیبر نوری در دمای اتاق، با پشتیبانی طول موج‌های نوری، انتقال دادند که گامی به سوی ارتباطات کوانتومی ایمن و مقیاس‌پذیر است.

شبکه‌های ارتباطی کوانتومی با غیرممکن کردن همانند‌سازی یا رهگیری مطلب‌ها بدون شناسایی، به طور قابل توجهی امنیت داده‌ها را افزایش خواهند داد.

این سامانه‌ها به بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها متکی می باشند که می‌توانند با منفعت گیری از اتم‌ها، ابررساناها یا نقص در موادی همانند الماس تشکیل شوند. با این حال، برای ارتباطات از راه دور، فوتون‌ها (ذرات مجزای نور) کاربردی‌ترین نوع از کیوبیت‌ها می باشند.

فوتون‌ها که زیاد تر با خطوط ارتباطی حاضر سازگار می باشند، به شکل اختصاصی‌ای دلنشین می باشند، چون می‌توانند از طریق زیرساخت‌های فیبر نوری حاضر جهانی حرکت کنند.

در حالی که شبکه‌های کوانتومی آینده امکان پذیر از انواع کیوبیت‌های مختلفی همانند نقاط کوانتومی یا یون‌های به دام افتاده منفعت گیری کنند که هر کدام برای محاسبات یا ماموریت های خاص مناسب می باشند، فوتون‌ها بیشترین سازگاری را با خطوط ارتباطی امروزی دارند. به این علت، این مطالعه تازه بر تشکیل ربط بین این انواع گوناگون کیوبیت‌ها در یک شبکه یکپارچه متمرکز است.

پیشرفت در انتقال فوتون

استفان پربل(Stefan Preble)، استاد کالج مهندسی کیت گلیسون(Kate Gleason)، در بیانیه‌ای مطبوعاتی او گفت: فوتون‌ها با شدت نور حرکت می‌کنند و طیف وسیعی از طول موج‌های آنها امکان ربط با انواع گوناگون کیوبیت‌ها را فراهم می‌کند.

او گفت: تمرکز ما بر درهم‌تنیدگی کوانتومی توزیع شده است و RoQNET یک بستر آزمایشی برای انجام آن است.

تیم‌های هر دو پردیس، تخصص خود را در عرصه اپتیک، اطلاعات کوانتومی و فوتونیک ترکیب کردند تا فناوری مبتنی بر مدارهای مجتمع فوتونیک را گسترش دهند که می‌تواند از شبکه‌های کوانتومی حمایتکند.

امروزه منفعت گیری از خطوط فیبر نوری برای ارتباطات کوانتومی طبق معمولً به آشکارسازهای نانوسیم تک فوتونی ابررسانای حجیم و پرهزینه(SNSPDs) وابسته است، اما مقصد محققان این است که با راه‌حل‌های فشرده‌تر و مقیاس‌پذیر بر این محدودیت تسلط کنند.

محققان می‌گویند: ذرات کوانتومی می‌توانند در هر دو انتهای کیهان باشند و هم چنان کاملاً همبستگی داشته باشند. این آزمایش‌ها با منفعت گیری از اپتیک‌های حجیم و تلسکوپ‌های بزرگ انجام شده‌اند. ما تلاش می‌کنیم همه آن‌ها را روی یک ریزتراشه قرار دهیم.

جهش بزرگ برای ساخت شبکه‌های کوانتومی

نیکلاس وامیواکاس(Nickolas Vamivakas)، استاد فیزیک نوری که کوششهای دانشگاه روچستر را رهبری می‌کند، این پروژه را گامی مهم در جهت تشکیل شبکه‌های کوانتومی برای ایمن کردن ارتباطات و فعال کردن راه حلهای تازه در محاسبات و تصویربرداری توزیع شده توصیف کرد.

او گفت: در حالی که گروه‌های دیگر، شبکه‌های کوانتومی آزمایشی را گسترش داده‌اند، «RoQNET» در منفعت گیری از تراشه‌های فوتونیک کوانتومی یکپارچه برای تشکیل نور کوانتومی و گره‌های حافظه کوانتومی مبتنی بر حالت جامد بی همتا است.

محققان تصمیم دارند «RoQNET» را به دیگر مراکز تحقیقاتی در سراسر ایالت نیویورک در آزمایشگاه ملی بروکهاون(Brookhaven)، دانشگاه استونی بروک(Stony Brook)، آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی و دانشگاه نیویورک متصل کنند.

این پژوهش در مجله Optica Quantum انتشار شده است.