นักวิจัยของมหาวิทยาลัย Northwestern ประสบความสำเร็จในการถ่ายโอนสถานะควอนตัมบนไฟเบอร์ความยาว 30.2 กม. ซึ่งมีการรับส่งข้อมูล C-band แบบคลาสสิก 400-Gbps ความสามารถของเครือข่ายควอนตัมและเครือข่ายทั่วไปในการทำงานในใยแก้วนำแสงเดียวกันจะช่วยในการปรับใช้เทคโนโลยีเครือข่ายควอนตัมในวงกว้าง
โทมัสและคณะ- สาธิตการเทเลพอร์ตสถานะควอนตัมบนไฟเบอร์ความยาว 30.2 กม. ซึ่งมีการรับส่งข้อมูลทั่วไปกำลังสูง 400-Gbps; ด้วยการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อลดสัญญาณรบกวน SpRS ความเที่ยงตรงของการเคลื่อนย้ายมวลสารได้รับการดูแลอย่างดีควบคู่ไปกับพลังแบบคลาสสิกที่ยกระดับซึ่งสามารถส่งอัตราข้อมูลรวม Tbps ได้จำนวนมาก เครดิตภาพ: โทมัสและคณะ., สอง: 10.1364/OPTICA.540362.
โครงสร้างพื้นฐานใยแก้วนำแสงและเทคโนโลยีโทรคมนาคมที่รองรับอินเทอร์เน็ตได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางจากนักวิจัยที่ต้องการพัฒนาเครือข่ายควอนตัมที่มีความสามารถในการใช้งาน เช่น การเข้ารหัสที่เสริมควอนตัม การตรวจจับ และการประมวลผลควอนตัมแบบเครือข่าย
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ที่มีอยู่ส่วนใหญ่เต็มไปด้วยการรับส่งข้อมูลโทรคมนาคมแบบเดิมๆ และเนื่องจากต้นทุนทางเศรษฐกิจของการเช่าหรือการติดตั้งไฟเบอร์ใหม่ ไม่ว่าเครือข่ายควอนตัมจะสามารถเกิดขึ้นได้ในวงกว้างหรือไม่นั้นจะขึ้นอยู่กับความสามารถในการเผยแพร่สัญญาณควอนตัมใน ไฟเบอร์ชนิดเดียวกับสัญญาณคลาสสิคกำลังสูง
“ในการสื่อสารด้วยแสง สัญญาณทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นแสง” ศาสตราจารย์เปรม กุมาร์แห่งมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์นกล่าว
“ในขณะที่สัญญาณทั่วไปสำหรับการสื่อสารแบบคลาสสิกโดยทั่วไปประกอบด้วยอนุภาคแสงนับล้านอนุภาค แต่ข้อมูลควอนตัมใช้โฟตอนเดี่ยว”
ศาสตราจารย์คูมาร์และเพื่อนร่วมงานค้นพบวิธีที่จะช่วยให้โฟตอนที่ละเอียดอ่อนหลีกหนีจากการจราจรที่พลุกพล่าน
“สิ่งนี้น่าตื่นเต้นมาก เพราะไม่มีใครคิดว่ามันจะเป็นไปได้” ศาสตราจารย์คูมาร์กล่าว
“งานของเราแสดงให้เห็นถึงเส้นทางสู่เครือข่ายควอนตัมและเครือข่ายคลาสสิกยุคถัดไปที่ใช้โครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ออปติกแบบครบวงจร”
โดยพื้นฐานแล้ว มันจะเปิดประตูสู่การผลักดันการสื่อสารควอนตัมไปสู่อีกระดับหนึ่ง”
หลังจากทำการศึกษาเชิงลึกว่าแสงกระเจิงภายในสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกได้อย่างไร นักวิจัยพบว่าแสงที่มีความยาวคลื่นหนาแน่นน้อยกว่าเพื่อวางโฟตอน
จากนั้น พวกเขาได้เพิ่มตัวกรองพิเศษเพื่อลดเสียงรบกวนจากการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตเป็นประจำ
“เราศึกษาอย่างรอบคอบว่าแสงกระจัดกระจายอย่างไร และวางโฟตอนของเราไว้ที่จุดพิจารณาคดี ซึ่งกลไกการกระเจิงนั้นถูกย่อให้เหลือน้อยที่สุด” ศาสตราจารย์คูมาร์กล่าว
“เราพบว่าเราสามารถสื่อสารควอนตัมได้โดยปราศจากการรบกวนจากช่องสัญญาณคลาสสิกที่มีอยู่พร้อมกัน”
เพื่อทดสอบวิธีการใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ติดตั้งสายเคเบิลใยแก้วนำแสงยาว 30.2 กม. โดยมีโฟตอนอยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง
จากนั้นพวกเขาก็ส่งข้อมูลควอนตัมและการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตตามปกติไปพร้อมๆ กัน
ในที่สุด พวกเขาวัดคุณภาพของข้อมูลควอนตัมที่จุดรับขณะดำเนินการโปรโตคอลการเคลื่อนย้ายมวลสารโดยทำการวัดควอนตัมที่จุดกึ่งกลาง
พวกเขาพบว่าข้อมูลควอนตัมถูกส่งได้สำเร็จ แม้ว่าการจราจรทางอินเทอร์เน็ตจะยุ่งวุ่นวายก็ตาม
ถัดไป ผู้เขียนวางแผนที่จะขยายการทดลองออกไปในระยะทางที่ไกลขึ้น
พวกเขายังวางแผนที่จะใช้โฟตอนที่พันกันสองคู่เพื่อแสดงให้เห็นถึงการแลกเปลี่ยนพัวพันซึ่งเป็นอีกก้าวสำคัญที่นำไปสู่การประยุกต์ใช้ควอนตัมแบบกระจาย
สุดท้ายนี้ พวกเขากำลังสำรวจความเป็นไปได้ในการทำการทดลองผ่านสายเคเบิลออปติคัลฝังพื้นในโลกแห่งความเป็นจริง แทนที่จะทำการทดลองกับแกนม้วนในห้องปฏิบัติการ
“การเคลื่อนย้ายควอนตัมมีความสามารถในการเชื่อมต่อควอนตัมอย่างปลอดภัยระหว่างโหนดที่อยู่ห่างไกลทางภูมิศาสตร์” ศาสตราจารย์ Kumar กล่าว
“แต่หลายคนคิดมานานแล้วว่าจะไม่มีใครสร้างโครงสร้างพื้นฐานพิเศษเพื่อส่งอนุภาคแสง”
“หากเราเลือกความยาวคลื่นอย่างเหมาะสม เราก็จะไม่ต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ การสื่อสารแบบคลาสสิกและการสื่อสารควอนตัมสามารถอยู่ร่วมกันได้”
ของทีมกระดาษถูกตีพิมพ์ในเดือนนี้ในวารสารออปติคัล-
-
จอร์แดน เอ็ม. โธมัสและคณะ- 2024. การเคลื่อนย้ายทางควอนตัมอยู่ร่วมกับการสื่อสารแบบคลาสสิกในใยแก้วนำแสงออปติคัล11(12): 1700-1707; สอง: 10.1364/OPTICA.540362
บทความนี้ดัดแปลงมาจากต้นฉบับของ Northwestern University
