توشیبا رکورد ارتباط کوانتومی را با ۶۰۰ کیلومتر فیبر نوری شکست

شرکت‌های مختلفی روی اینترنت کوانتومی کار می‌کنند و می‌خواهند در آینده نه چندان نزدیک چنین ایده‌ای را عملیاتی کنند. حالا محققان توشیبا توانسته‌اند ارتباط کوانتومی را به واقعیت نزدیکتر کنند و با فیبر نوری ۶۰۰ کیلومتری، در این زمینه رکورد بزنند.

در کامپیوترهای سنتی، اطلاعات به عنوان بیت‌هایی رمزگذاری می‌شوند که به صورت صفر یا یک نمایش داده می‌شوند، اما در کامپیوترهای کوانتومی با بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت سروکار داریم که می‌توانند بطور همزمان در هر دو حالت رمزگذاری شوند. این قابلیت موجب افزایش چشمگیر قدرت محاسباتی می‌شود.

برای مثال سال گذشته میلادی یک کامپیوتر کوانتومی چینی توانست محاسبه‌ای که با ابرکامپیوتر سنتی در ۲.۵ میلیارد سال انجام می‌شود را در ۲۰۰ ثانیه به انجام برساند. با این وجود، استفاده از کامپیوترهای کوانتومی چالش‌های مخصوص به خودش را دارد که حساسیت فوق‌العاده بالای کیوبیت‌ها در برابر تداخل و نویزهای محیطی است، بنابراین نمی‌توان در فاصله‌های طولانی آن‌ها را منتقل کرد.

با این حال، محققان توشیبا حالا توانسته‌اند با فیبرهای نوری دست به یک رکوردشکنی بزنند. کلید اصلی این موفقیت، تکنیک تثبیت باند دوگانه است که توسط آن‌ها توسعه یافته. این فناوری دو سیگنال مرجع نوری را همراه با کیوبیت‌ها ارسال می‌کند که به عنوان تاخیر فاز یک پالس نوری ضعیف، رمزگذاری می‌شوند.

اولین سیگنال مرجع در یک طول موج قرار دارد و برای این طراحی شده که هرگونه نوسانات محیطی را از بین ببرد. سیگنال دوم، در همان طول موج کار می‌کند و خود کیوبیت‌ها برای کنترل دقیق فاز نور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تیم توشیبا با استفاده از این روش، توانست سیگنال کوانتومی را برای چندین نانومتر ثابت نگه دارد که منجر به انتقال داده در مسافتی بیش از ۶۰۰ کیلومتر درون فیبرهای نوری شده است. این رکورد، تقریبا ۶ برابر رکورد قبلی در ارتباطات کوانتومی محسوب می‌شود.

با وجود چنین رکوردشکنی، با طولانی‌ترین ارتباط کوانتومی روبه‌رو نیستیم و این رکورد در اختیار یک ارتباط ماهواره‌ای با طول ۱۲۰۰ کیلومتر است. با این وجود اینترنت کوانتومی نیاز به ترکیبی از ماهواره‌ها و فیبرهای نوری دارد، بنابراین دستاورد اخیر تیم توشیبا اهمیت بالایی دارد.

به گفته توشیبا، اولین استفاده از این فناوری برای «توزیع کلید کوانتومی» (QKD) خواهد بود که یک تکنیک رمزگذاری با قوانین فیزیک کوانتومی است.