เสียงจากการจราจรทางอินเทอร์เน็ตคาดว่าจะทำให้การส่งโฟตอนที่พันกันบนสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเส้นเดียวกันเป็นไปไม่ได้ แต่งานใหม่แสดงให้เห็นว่าสามารถอยู่ร่วมกันได้
เครดิตรูปภาพ: Nattapun Phi/Shutterstock.com
มีการสาธิตการเคลื่อนย้ายมวลสารควอนตัมผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่รองรับการรับส่งข้อมูลแบบคลาสสิก (เช่น อินเทอร์เน็ต) เป็นครั้งแรก งานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะใช้ประโยชน์จากการสื่อสารควอนตัมที่เสนอให้โดยไม่จำเป็นต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ทั้งหมดควบคู่ไปกับสิ่งที่มีอยู่แล้ว
ซึ่งไอน์สไตน์เยาะเย้ยอย่างมีชื่อเสียงว่า “” อนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงอนุภาคที่พันกันเพื่อกระตุ้นให้เกิดการสลับกันในอนุภาคอื่น โดยไม่คำนึงถึงการแยกออกจากกัน ซึ่งหมายความว่าข้อมูลสามารถถูกถ่ายทอดระหว่างจุดสองจุดโดยไม่จำเป็นต้องเดินทางระหว่างกัน กล่าวคือ การเคลื่อนย้ายข้อมูล
แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าเราจะสามารถทำได้หากไม่มีเครือข่ายการรับส่งข้อมูล อนุภาคที่พันกันเริ่มต้นด้วยกันและจำเป็นต้องเคลื่อนที่ระหว่างตำแหน่งของผู้ส่งและผู้รับ หากอนุภาคที่ใช้เป็นโฟตอน ก็สามารถทำได้โดยใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสง เช่นนั้นของอินเทอร์เน็ต อย่างไรก็ตาม การสาธิตการสื่อสารควอนตัมก่อนหน้านี้ได้ดำเนินการอย่างสงบ แทนที่จะให้โฟตอนเดินทางไปตามซุปเปอร์ไฮเวย์เชิงแสงที่พลุกพล่านไปด้วยข้อความที่ไม่เกี่ยวข้องกัน
นี่คือสิ่งที่ศาสตราจารย์เปรม กุมาร์แห่งมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นและทีมงานของเขาได้เปลี่ยนแปลงไป พวกเขาตั้งข้อสังเกตหลักฐานก่อนหน้านี้การส่งสัญญาณที่พันกันที่ความยาวคลื่นใกล้เคียงกับการส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตทั่วไปจะถูกรบกวนได้ง่าย อย่างไรก็ตาม ด้วยการใช้ความยาวคลื่นที่ห่างไกลจากการจราจรใดๆ ความพันอันละเอียดอ่อนอาจไม่ได้รับผลกระทบจากสิ่งอื่นที่เกิดขึ้น
หลังจากเลือก 1,290 นาโนเมตรสำหรับความยาวคลื่นควอนตัมแล้ว Kumar และเพื่อนร่วมงานก็พันโฟตอนและส่งพวกมันไปบนใยแก้วนำแสงความยาว 30.2 กิโลเมตร (18.8 ไมล์) ซึ่งใช้ในการรับส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ต 400 Gbps ในแถบ C-band ยอดนิยม (1,547 นาโนเมตร) . จากนั้นพวกเขาก็รบกวนโฟตอนที่ปลายด้านหนึ่ง และมองหาการเปลี่ยนแปลงที่ตรงกันที่อีกด้านหนึ่ง เพื่อดูว่าพัวพันนั้นสมบูรณ์หรือไม่
“เราศึกษาอย่างรอบคอบว่าแสงกระจัดกระจายอย่างไร และวางโฟตอนของเราไว้ที่จุดพิจารณาคดี ซึ่งกลไกการกระเจิงนั้นจะลดลง” Kumar กล่าวในรายงานคำแถลง- “เราพบว่าเราสามารถสื่อสารควอนตัมได้โดยปราศจากการรบกวนจากช่องสัญญาณคลาสสิกที่มีอยู่พร้อมกัน”
“ความสามารถในการส่งข้อมูลโดยไม่ต้องส่งข้อมูลโดยตรงนี้เปิดประตูสู่การใช้งานควอนตัมขั้นสูงยิ่งขึ้นที่ดำเนินการโดยไม่ต้องใช้ไฟเบอร์เฉพาะ” จอร์แดน โธมัส ผู้เขียนคนแรก นักศึกษาปริญญาเอก กล่าว
นอกจากการเลือกความยาวคลื่นแล้ว งานนี้ยังต้องใช้วิธีอื่นในการลดสัญญาณรบกวน เช่น ตัวกรองที่ตัวรับซึ่งแยกโฟตอนที่ไม่พันกันซึ่งอาจรบกวนผลลัพธ์ที่ได้
ปริมาณข้อมูลที่ส่งในกรณีนี้และระยะทางที่ส่งนั้นน้อยเกินไปที่จะนำไปใช้ได้จริง อันที่จริง ผู้ส่งและผู้รับอยู่ในวิทยาเขตเดียวกัน โดยมีแกนม้วนสายไฟเบอร์แทนที่จะเชื่อมต่อไซต์ต่างๆ ที่ห่างกัน 30 กิโลเมตร
อย่างไรก็ตาม หากสามารถขยายขนาดการพิสูจน์หลักการได้ เทคนิคนี้จะช่วยให้สามารถส่งข้อมูลได้โดยไม่ต้องเสี่ยงต่อการถูกดักฟัง เช่นเดียวกับเครือข่ายของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
เทคนิคขั้นสูงอย่างหนึ่งที่ทีมงานหวังจะแสดงให้เห็นคือ “การแลกเปลี่ยนสิ่งกีดขวาง” โดยที่โฟตอนที่ก่อนหน้านี้เป็นอิสระที่ปลายสายเคเบิลทั้งสองข้างเข้าไปพัวพัน-
“หลายคนคิดมานานแล้วว่าจะไม่มีใครสร้างโครงสร้างพื้นฐานพิเศษเพื่อส่งอนุภาคแสง” คูมาร์กล่าว “หากเราเลือกความยาวคลื่นอย่างเหมาะสม เราก็จะไม่ต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานใหม่ การสื่อสารแบบคลาสสิกและการสื่อสารควอนตัมสามารถอยู่ร่วมกันได้”
งานนี้ได้รับการเผยแพร่แบบเปิดในวารสารออปติคัล-
