یک قدم نزدیک‌تر به اینترنت کوانتومی؛ سخت‌ترین آزمون در مسافت ۶۲ کیلومتری پشت سر گذاشته شد

پژوهشگران مؤسسه ملی استانداردها و فناوری آمریکا (NIST) موفق شدند ذرات درهم‌تنیده نور یا همان فوتون‌ها را در یک آزمون دشوار، از میان ۶۲ کیلومتر کابل فیبر نوری هوایی و معمولی عبور دهند؛ دستاوردی که ثبات اینترنت کوانتومی در شرایط پرنوسان دنیای واقعی را به اثبات می‌رساند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد فناوری شبکه‌های کوانتومی را می‌توان روی زیرساخت‌های مخابراتی فعلی نیز پیاده‌سازی کرد.

به گزارش دیجیاتو، توسعه شبکه‌های مبتنی بر فیزیک کوانتوم پتانسیل عظیمی دارد و می‌تواند امنیت داده‌ها را متحول کند، توان رایانه‌های کوانتومی را به یکدیگر پیوند دهد و به خلق نسل بعدی ابزارهای علمی منجر شود. بااین‌حال، چالش اصلی در این مسیر، پدیده درهم‌تنیدگی کوانتومی است؛ ویژگی خاصی که دو ذره مستقل را بدون در نظر گرفتن فاصله به هم متصل نگه می‌دارد و سنجش وضعیت یکی، بلافاصله وضعیت ذره دیگر را مشخص می‌کند.

 ارسال چنین ذرات حساسی از بسترهای فیبر نوری کنونی کار بسیار دشواری است، زیرا حالت‌های کوانتومی خارج از شرایط ایزوله آزمایشگاهی به‌سرعت دچار آشفتگی و نابودی می‌شوند.

به گفته «ییچنگ شی»، فیزیک‌دان این مرکز پژوهشی، این آزمایش در حقیقت یک آزمون تنش و استرس کامل در محیطی پر از نویز و اختلال بوده که توانست عملکرد موفق خود را حفظ کند.

تثبیت سیگنال‌های اینترنت کوانتومی در شرایط پرنوسان شهری

هرچند انتقال در مسافت ۶۲ کیلومتری رکورد بیشترین فاصله محسوب نمی‌شود، اما ارزش اصلی این آزمایش به موقعیت کابل‌ها مربوط است. بر خلاف شبکه‌های معمول زیرزمینی، بخش عمده کابل‌های این آزمایش روی تیرهای برق خیابانی میان مؤسسه ملی استانداردها و فناوری و دانشگاه مریلند کشیده شده بودند. این بستر هوایی پیوسته در معرض باد، تغییرات دما و لرزش‌های ناشی از ترافیک خودروها یا عبور و نشستن پرندگان قرار دارد.

در اینترنت معمولی، تماشای آنلاین فیلم یا تماس‌های ویدیویی تحت‌تأثیر باد و لرزش کابل‌ها قرار نمی‌گیرند، اما این نوسانات جهت فوتون‌ها و اطلاعات حساس کوانتومی را کاملاً به‌هم می‌ریزند. محققان برای رفع این مشکل، از یک نور لیزری به‌عنوان شاخص و راهنما استفاده کردند؛ آنها با سنجش میزان انحراف این لیزر، خطاهای فوتون‌ها را بلافاصله اصلاح کردند. این فرایند اصلاح تنها حدود ۷ درصد از زمان پژوهش را به خود اختصاص داده و بیش از ۹۲ درصد باقی‌مانده صرف انتقال بدون نقص داده‌ها شده است.

اگرچه رکورد انتقال در فیبرهای محافظت‌شده آزمایشگاهی به ۴۲۰ کیلومتر می‌رسد، اما این آزمایش ثابت کرد در صورت تثبیت فعال خطوط، ارسال پایدار اطلاعات کوانتومی روی کابل‌های آسیب‌پذیر هوایی نیز امکان‌پذیر است. نرخ تبادل فعلی این آزمایش بین ۲۰۰ تا ۱۵۰۰ فوتون در ثانیه ثبت شده که برای کاربرد گسترده اینترنت کوانتومی باید با ارتقای سخت‌افزارها و الگوریتم‌های نرم‌افزاری افزایش پیدا کند. تثبیت این بستر علاوه‌بر ایجاد ارتباطات غیرقابل نفوذ، امکان شبکه‌سازی میان تلسکوپ‌های دوردست را هم فراهم می‌کند تا مانند یک ابزار رصدی یکپارچه در سطح زمین عمل کنند.

نتایج این تحقیق در نشریه Journal of Optical Communications and Networking منتشر شده است.

مهندسی آباره؛ رومیان باستان چگونه آب را صدها کیلومتر جابه‌جا می‌کردند؟(+عکس)

بیشتر بخوانید:

تفاوت سرعت اینترنت فیبر نوری با اینترنت عادی (فیلم)

تماشاخانه

خنجر سهراب روی شاهرگ تالاب هورالعظیم / محیط زیست اجازه داد : «بُریده شود»

فیلترینگ را بردارید ؛ این تنها راه نجات امنیت شبکه است

فیلم های دیگر