Araştırmacılar, klasik iletişimle aynı anda, fotonların kuantum durumunu onlarca kilometrelik optik fiber üzerinden ışınlamayı başardılar. Bu ilerleme, dağıtılmış kuantum hesaplama, kuantum sensörleri ve güvenli iletişim gibi birçok alandaki uygulamaların önünü açıyor.
Illinois'deki Northwestern Üniversitesi'ndeki Fotonik İletişim ve Bilgi İşlem Merkezi (CPCC) ve Uluslararası İleri İnternet Araştırmaları Merkezi'nden (ICAIR) araştırmacıları bir araya getiren Amerikalı bir ekip, bilim alanında önemli bir adım attı. kuantum iletişimi Halihazırda geleneksel internet trafiğinde kullanılan fiber optik kablolar üzerinde kuantum ışınlama gerçekleştirerek. Bu büyük atılım, bu tür iletişimin mevcut altyapıya entegre edilmesi olasılığını ortaya koyuyor, böylece maliyetli özel ağların inşasından kaçınılırken, daha hızlı ve özünde güvenli bilgi alışverişinin yolu açılıyor.
Kuantum ve klasik verilerin aynı fiziksel ortamda bir arada bulunmasının, kuantum sinyallerinin kırılganlığı nedeniyle önceden olası olmadığı düşünülüyordu. Milyonlarca klasik ışık parçacığına doymuş kablolar aracılığıyla kuantum bilgisi taşıyan tek fotonların iletimi aşılmaz bir engel gibi görünüyordu. Araştırmacıların gerçek bir deneysel başarı elde ettiğini söylemek yeterli.
Bilgi iletmek için kuantum durumlarını ışınlama
Orada kuantum ışınlanması Bilginin fiziksel olarak taşınmasından oluşmaz. İki parçacığın birbirine bağlanacağı kuantum dolaşıklık ilkesine dayanır. kuantum durumları – yani onlar hakkında mevcut olan tüm bilgiler ve tüm özellikler, aralarındaki mesafe ne olursa olsun birbiriyle ilişkilidir. Bilgiyi fiziksel olarak göndermek yerine, sanki bilgi bir noktadan diğerine “ışınlanıyor”muş gibi kuantum durumunu bir parçacıktan diğerine aktarıyoruz.
Pratikte kuantum bilgisi şu şekilde kodlanmıştır: fotonlar benzersizdir, oysa geleneksel sinyaller milyonlarca foton kullanır. Potansiyel olarak yalnızca ışık hızıyla sınırlı olan kuantum iletişimi, neredeyse anında bilgi alışverişi ve gelişmiş güvenlik vaat ediyor: geleneksel sistemlerin aksine, bilginin fiziksel aktarımının olmaması, yolculuk sırasında herhangi bir müdahale riskini ortadan kaldırıyor.
© Northwestern Üniversitesi, Optica
Asıl zorluk, son derece hassas kuantum sinyalleri ile devasa klasik veri akışı arasındaki girişimi önlemekti. Araştırmacılar bu sorunu, ışık saçılımının minimum düzeyde olduğu belirli dalga boylarını tanımlayarak çözdüler. Kuantum fotonlarını bu spektral pencerelere yerleştirerek ve optik fiberlerdeki klasik iletimlerin oluşturduğu gürültüyü azaltmak için özel filtreler kullanarak kuantum bilgisinin bütünlüğünü korumayı başardılar. Yaklaşık otuz kilometrelik bir mesafede gerçekleştirilen deney, yöntemin uygulanabilirliğini kanıtladı: Sonuçlar, önemli bir internet trafiğinin varlığında bile kuantum ışınlamanın önemli bir kalite kaybı olmadan gerçekleştirilebileceğini gösterdi. .
Herhangi bir müdahale girişimini tespit etmek için kuantum anahtarları
İtalya'da, Retelit (önde gelen İtalyan B2B telekomünikasyon şirketi), telekomünikasyon, dijital çözümler ve e-mobilite konusunda uzmanlaşmış sistem entegratörü Telebit ve ThinkQuantum (Padua Üniversitesi'nden bir yan şirket) arasındaki işbirliğinin gerçekleştiği tamamlayıcı bir deney gerçekleştirildi. kullanmayı başardı kuantum anahtar dağıtımı (Kuantum Anahtar Dağıtımıveya QKD) fiber optik kablolar üzerinden iletilen verilerin güvenliğini sağlamak için. Bu yöntem kuantum mekaniğinin ilkelerine dayanır ve özellikle şifreleme anahtarlarının güvenli bir şekilde oluşturulmasını ve dağıtılmasını mümkün kılar. Gönderenin ve alıcının herhangi bir müdahale girişiminden haberdar olmasını sağlar ve ardından iletişimi keserek veri hırsızlığını imkansız hale getirir.
© Universita degli Studi di Padova, arxiv
Deney, Treviso ile Venedik bölgesindeki Mestre kasabası arasındaki birkaç kilometrelik optik fiberler üzerinde gerçekleştirildi ve burada aynı fiber üzerinde farklı frekanslar kullanılarak QKD'nin klasik veri kanallarıyla bir arada var olabileceği gösterildi.
Araştırmacılar şimdi, dağıtılmış kuantum ağlarına doğru bir başka önemli adım olan dolaşıklık değişimi kavramını göstermek için deneylerini daha uzun mesafelere ve birden fazla dolaşmış foton çiftine genişletmeyi planlıyor. Uzun vadeli hedef, bu ilerlemelerin operasyonel koşullarla ilgisini doğrulamak için koşulların kontrol edildiği laboratuvarların dışında deneyler yapmaktır. Bu teknolojilerin gerçek iletişim ağlarına uyarlanması büyük bir zorluk olmaya devam ediyor çünkü yer altı kablolarına ve uzun mesafelere geçiş yeni zorluklar yaratabilir: kuantum dolaşıklığı kırılgan bir olgudur, girişime ve tutarlılık kaybına karşı hassastır.
Hala gidilecek uzun bir yol var: Kuantum iletişimini herkes için erişilebilir hale getirmek, iletişim ve bilgi alışverişi şeklimizi dönüştürmek hâlâ önemli çabalar gerektirecek ve aşılması gereken birçok engel var. Özellikle kuantum bileşenlerinin, tek foton kaynaklarının, dedektörlerin ve hatta kontrol cihazlarının imalatıyla ilgili maliyetleri düşünüyoruz…
Optik
Illinois'deki Northwestern Üniversitesi'ndeki Fotonik İletişim ve Bilgi İşlem Merkezi (CPCC) ve Uluslararası İleri İnternet Araştırmaları Merkezi'nden (ICAIR) araştırmacıları bir araya getiren Amerikalı bir ekip, bilim alanında önemli bir adım attı. kuantum iletişimi Halihazırda geleneksel internet trafiğinde kullanılan fiber optik kablolar üzerinde kuantum ışınlama gerçekleştirerek. Bu büyük atılım, bu tür iletişimin mevcut altyapıya entegre edilmesi olasılığını ortaya koyuyor, böylece maliyetli özel ağların inşasından kaçınılırken, daha hızlı ve özünde güvenli bilgi alışverişinin yolu açılıyor.
Kuantum ve klasik verilerin aynı fiziksel ortamda bir arada bulunmasının, kuantum sinyallerinin kırılganlığı nedeniyle önceden olası olmadığı düşünülüyordu. Milyonlarca klasik ışık parçacığına doymuş kablolar aracılığıyla kuantum bilgisi taşıyan tek fotonların iletimi aşılmaz bir engel gibi görünüyordu. Araştırmacıların gerçek bir deneysel başarı elde ettiğini söylemek yeterli.
Bilgi iletmek için kuantum durumlarını ışınlama
Orada kuantum ışınlanması Bilginin fiziksel olarak taşınmasından oluşmaz. İki parçacığın birbirine bağlanacağı kuantum dolaşıklık ilkesine dayanır. kuantum durumları – yani onlar hakkında mevcut olan tüm bilgiler ve tüm özellikler, aralarındaki mesafe ne olursa olsun birbiriyle ilişkilidir. Bilgiyi fiziksel olarak göndermek yerine, sanki bilgi bir noktadan diğerine “ışınlanıyor”muş gibi kuantum durumunu bir parçacıktan diğerine aktarıyoruz.
Pratikte kuantum bilgisi şu şekilde kodlanmıştır: fotonlar benzersizdir, oysa geleneksel sinyaller milyonlarca foton kullanır. Potansiyel olarak yalnızca ışık hızıyla sınırlı olan kuantum iletişimi, neredeyse anında bilgi alışverişi ve gelişmiş güvenlik vaat ediyor: geleneksel sistemlerin aksine, bilginin fiziksel aktarımının olmaması, yolculuk sırasında herhangi bir müdahale riskini ortadan kaldırıyor.
© Northwestern Üniversitesi, Optica
Asıl zorluk, son derece hassas kuantum sinyalleri ile devasa klasik veri akışı arasındaki girişimi önlemekti. Araştırmacılar bu sorunu, ışık saçılımının minimum düzeyde olduğu belirli dalga boylarını tanımlayarak çözdüler. Kuantum fotonlarını bu spektral pencerelere yerleştirerek ve optik fiberlerdeki klasik iletimlerin oluşturduğu gürültüyü azaltmak için özel filtreler kullanarak kuantum bilgisinin bütünlüğünü korumayı başardılar. Yaklaşık otuz kilometrelik bir mesafede gerçekleştirilen deney, yöntemin uygulanabilirliğini kanıtladı: Sonuçlar, önemli bir internet trafiğinin varlığında bile kuantum ışınlamanın önemli bir kalite kaybı olmadan gerçekleştirilebileceğini gösterdi. .
Herhangi bir müdahale girişimini tespit etmek için kuantum anahtarları
İtalya'da, Retelit (önde gelen İtalyan B2B telekomünikasyon şirketi), telekomünikasyon, dijital çözümler ve e-mobilite konusunda uzmanlaşmış sistem entegratörü Telebit ve ThinkQuantum (Padua Üniversitesi'nden bir yan şirket) arasındaki işbirliğinin gerçekleştiği tamamlayıcı bir deney gerçekleştirildi. kullanmayı başardı kuantum anahtar dağıtımı (Kuantum Anahtar Dağıtımıveya QKD) fiber optik kablolar üzerinden iletilen verilerin güvenliğini sağlamak için. Bu yöntem kuantum mekaniğinin ilkelerine dayanır ve özellikle şifreleme anahtarlarının güvenli bir şekilde oluşturulmasını ve dağıtılmasını mümkün kılar. Gönderenin ve alıcının herhangi bir müdahale girişiminden haberdar olmasını sağlar ve ardından iletişimi keserek veri hırsızlığını imkansız hale getirir.
© Universita degli Studi di Padova, arxiv
Deney, Treviso ile Venedik bölgesindeki Mestre kasabası arasındaki birkaç kilometrelik optik fiberler üzerinde gerçekleştirildi ve burada aynı fiber üzerinde farklı frekanslar kullanılarak QKD'nin klasik veri kanallarıyla bir arada var olabileceği gösterildi.
Kuantum ışınlanması henüz laboratuvardan çıkmadı
Araştırmacılar şimdi, dağıtılmış kuantum ağlarına doğru bir başka önemli adım olan dolaşıklık değişimi kavramını göstermek için deneylerini daha uzun mesafelere ve birden fazla dolaşmış foton çiftine genişletmeyi planlıyor. Uzun vadeli hedef, bu ilerlemelerin operasyonel koşullarla ilgisini doğrulamak için koşulların kontrol edildiği laboratuvarların dışında deneyler yapmaktır. Bu teknolojilerin gerçek iletişim ağlarına uyarlanması büyük bir zorluk olmaya devam ediyor çünkü yer altı kablolarına ve uzun mesafelere geçiş yeni zorluklar yaratabilir: kuantum dolaşıklığı kırılgan bir olgudur, girişime ve tutarlılık kaybına karşı hassastır.
Hala gidilecek uzun bir yol var: Kuantum iletişimini herkes için erişilebilir hale getirmek, iletişim ve bilgi alışverişi şeklimizi dönüştürmek hâlâ önemli çabalar gerektirecek ve aşılması gereken birçok engel var. Özellikle kuantum bileşenlerinin, tek foton kaynaklarının, dedektörlerin ve hatta kontrol cihazlarının imalatıyla ilgili maliyetleri düşünüyoruz…
Kaynak :01net'ten hiçbir haberi kaçırmamak için bizi Google Haberler ve WhatsApp'tan takip edin.
Optik