การเคลื่อนย้ายควอนตัมผ่านใยแก้วนำแสงกลายเป็นความจริง การสื่อสารทางอินเทอร์เน็ตจะขัดขืนไม่ได้ในไม่ช้า

ทีมงานชาวอเมริกันที่รวบรวมนักวิจัยจาก Photonics Communication and Computing Center (CPCC) และ International Center for Advanced Internet Research (ICAIR) ที่ Northwestern University ในรัฐอิลลินอยส์ ได้ก้าวไปข้างหน้าอย่างสำคัญในสาขาการสื่อสารควอนตัมโดยดำเนินการควอนตัมเทเลพอร์ตบนสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ใช้อยู่แล้วสำหรับการรับส่งข้อมูลอินเทอร์เน็ตทั่วไป ความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้ชี้ให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของรวมการสื่อสารประเภทนี้เข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่จึงหลีกเลี่ยงการสร้างเครือข่ายเฉพาะที่มีราคาแพง ในขณะเดียวกันก็ปูทางสำหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่รวดเร็วและปลอดภัยอย่างแท้จริง

การอยู่ร่วมกันระหว่างข้อมูลควอนตัมและข้อมูลคลาสสิกบนสื่อทางกายภาพเดียวกันนี้ ก่อนหน้านี้ถือว่าไม่น่าเป็นไปได้ เนื่องจากความเปราะบางของสัญญาณควอนตัม การส่งโฟตอนเดี่ยวซึ่งมีข้อมูลควอนตัมผ่านสายเคเบิลที่เต็มไปด้วยอนุภาคแสงคลาสสิกนับล้านดูเหมือนจะเป็นอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้ พอจะกล่าวได้ว่านักวิจัยประสบความสำเร็จในการทดลองอย่างแท้จริง

การเคลื่อนย้ายสถานะควอนตัมเพื่อส่งข้อมูล

ที่การเคลื่อนย้ายควอนตัมไม่ประกอบด้วยการขนส่งทางกายภาพเช่นข้อมูลดังกล่าว มันขึ้นอยู่กับหลักการพัวพันของควอนตัม โดยที่อนุภาคสองตัวเชื่อมโยงกันในลักษณะที่พวกมันรัฐควอนตัม– กล่าวคือข้อมูลทั้งหมดและคุณลักษณะทั้งหมดที่มีอยู่เกี่ยวกับพวกเขา – มีความสัมพันธ์กัน ไม่ว่าระยะทางจะแยกออกจากกันก็ตาม แทนที่จะส่งข้อมูลทางกายภาพ เราจะถ่ายโอนสถานะควอนตัมจากอนุภาคหนึ่งไปยังอีกอนุภาคหนึ่ง ราวกับว่าข้อมูลถูก "เคลื่อนย้าย" จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

ในทางปฏิบัติ ข้อมูลควอนตัมจะถูกเข้ารหัสโฟตอนมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ในขณะที่สัญญาณทั่วไปใช้โฟตอนนับล้าน การสื่อสารแบบควอนตัมอาจถูกจำกัดด้วยความเร็วแสงเท่านั้น สัญญาว่าจะมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลแทบจะทันทีและเพิ่มความปลอดภัย: การไม่มีการส่งข้อมูลทางกายภาพช่วยลดความเสี่ยงที่จะถูกสกัดกั้นระหว่างการเดินทาง ซึ่งแตกต่างจากระบบแบบเดิม

ความท้าทายหลักคือการหลีกเลี่ยงการรบกวนระหว่างสัญญาณควอนตัมที่มีความไวสูงและกระแสข้อมูลคลาสสิกจำนวนมาก นักวิจัยแก้ไขปัญหานี้ด้วยการระบุความยาวคลื่นเฉพาะที่มีการกระเจิงของแสงน้อยที่สุด ด้วยการวางโฟตอนควอนตัมไว้ในหน้าต่างสเปกตรัมเหล่านี้ และใช้ตัวกรองพิเศษเพื่อลดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการส่งสัญญาณแบบคลาสสิกในใยแก้วนำแสง พวกเขาจึงสามารถรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลควอนตัมได้ การทดลองที่ดำเนินการในระยะทางประมาณสามสิบกิโลเมตรได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ของวิธีการนี้: ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนย้ายทางควอนตัมสามารถทำได้แม้ในที่ที่มีการรับส่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ตจำนวนมาก โดยไม่สูญเสียคุณภาพอย่างมีนัยสำคัญ

ปุ่มควอนตัมเพื่อตรวจจับความพยายามในการสกัดกั้น

การทดลองเสริมเกิดขึ้นในอิตาลีซึ่งมีการร่วมมือกันระหว่างรีเทล(บริษัทโทรคมนาคม B2B ชั้นนำของอิตาลี) ผู้วางระบบที่เชี่ยวชาญด้านโทรคมนาคม โซลูชันดิจิทัล และระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า Telebit และ ThinkQuantum (บริษัทแยกจากมหาวิทยาลัยปาดัว) ประสบความสำเร็จในการใช้การกระจายคีย์ควอนตัม-การกระจายคีย์ควอนตัมหรือ QKD) เพื่อรักษาความปลอดภัยข้อมูลที่ส่งผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง วิธีการนี้อิงตามหลักการของกลศาสตร์ควอนตัม และโดยเฉพาะอย่างยิ่งทำให้สามารถสร้างและแจกจ่ายคีย์เข้ารหัสได้อย่างปลอดภัย ช่วยให้มั่นใจได้ว่าผู้ส่งและผู้รับตระหนักถึงความพยายามในการสกัดกั้น จากนั้นจึงขัดจังหวะการสื่อสาร ทำให้การขโมยข้อมูลเป็นไปไม่ได้

การทดลองดำเนินการกับเส้นใยนำแสงหลายกิโลเมตรระหว่าง Treviso และเมือง Mestre ในภูมิภาคเวนิส ซึ่งแสดงให้เห็นว่า QKD สามารถอยู่ร่วมกับช่องข้อมูลแบบคลาสสิกได้ ที่นี่ยังใช้ความถี่ที่แตกต่างกันบนเส้นใยเดียวกัน

อ่านเพิ่มเติม:พบกับ Eleni Diamanti ผู้เชี่ยวชาญด้านการเข้ารหัสควอนตัมในฝรั่งเศส

การเคลื่อนย้ายมวลสารควอนตัมยังไม่ออกจากห้องปฏิบัติการ

ขณะนี้นักวิจัยวางแผนที่จะขยายการทดลองในระยะทางที่ไกลขึ้นและด้วยโฟตอนที่พันกันหลายคู่ เพื่อสาธิตแนวคิดการแลกเปลี่ยนความพัวพัน ซึ่งเป็นอีกก้าวสำคัญสู่เครือข่ายควอนตัมแบบกระจาย- วัตถุประสงค์ระยะยาวคือการดำเนินการทดลองนอกห้องปฏิบัติการที่มีการควบคุมเงื่อนไข เพื่อตรวจสอบความเกี่ยวข้องของความก้าวหน้าเหล่านี้ในสภาวะการปฏิบัติงาน การปรับตัวของเทคโนโลยีเหล่านี้ให้เข้ากับเครือข่ายการสื่อสารที่แท้จริงยังคงเป็นความท้าทายที่สำคัญ เนื่องจากการเปลี่ยนไปใช้สายเคเบิลใต้ดินและในระยะทางไกลอาจทำให้เกิดปัญหาใหม่ได้ การพัวพันกับควอนตัมเป็นปรากฏการณ์ที่เปราะบาง มีความไวต่อการรบกวนและการสูญเสียการเชื่อมโยงกัน

หนทางยังอีกยาวไกล: การทำให้การสื่อสารควอนตัมสามารถเข้าถึงได้สำหรับทุกคน และการเปลี่ยนแปลงวิธีการสื่อสารและแลกเปลี่ยนข้อมูลจะยังคงต้องใช้ความพยายามอย่างมาก โดยยังคงมีอุปสรรคมากมายที่ต้องเอาชนะ เรากำลังคิดถึงต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตส่วนประกอบควอนตัม แหล่งที่มาของโฟตอนเดี่ยว เครื่องตรวจจับ หรือแม้แต่อุปกรณ์ควบคุม...

อ่านเพิ่มเติม:Google เปิดตัว Willow ชิปควอนตัมที่ทรงพลังอย่างยิ่ง: การคำนวณ 10 เจ็ดล้านปีลดลงเหลือ 5 นาที

🔴 เพื่อไม่ให้พลาดข่าวสารจาก 01net ติดตามเราได้ที่Google ข่าวสารetวอทส์แอพพ์-

แหล่งที่มา : ออปติคัล