ادغام اینترنت کوانتومی و کلاسیک برای نخستین بار از طریق یک فیبر نوری انجام شد
محققان راه جدیدی برای یکپارچه‌سازی اینترنت کوانتومی و سنتی توسعه داده‌اند.
محققان دانشگاه لیبنیز هانوفر یک روش نوآورانه «فرستنده و گیرنده» برای ارسال فوتون‌های درهم‌تنیده از طریق فیبرهای نوری طراحی کرده‌اند.
این اینترنت کوانتومی اطلاعات را با استفاده از ذرات نوری که به عنوان فوتون‌ها شناخته می‌شوند و در یک حالت کوانتومی غیرعادی بنام درهم‌تنیدگی قرار دارند، حمل می‌کند. به طور جالبی، این تکنیک نوید امنیت نفوذناپذیری را در کامپیوترها می‌دهد.
مایکل کوس، رئیس مؤسسه فوتونیک و عضو هیئت مدیره خوشه برتری PhoenixD در دانشگاه لیبنیز هانوفر گفت: «برای عملی کردن اینترنت کوانتومی، ما نیاز داریم که فوتون‌های درهم‌تنیده را از طریق شبکه‌های فیبر نوری انتقال دهیم.»
وی افزود: «ما همچنین می‌خواهیم از فیبرهای نوری برای انتقال داده‌های معمولی نیز استفاده کنیم. تحقیق ما یک گام مهم برای ترکیب اینترنت سنتی با اینترنت کوانتومی است.»
کانال رنگ یکسان
عصر دیجیتال با سرعت بی‌سابقه‌ای جهان را تغییر می‌دهد. با این حال، تهدیدات همراه با پیشرفت‌های فناوری تکامل می‌یابند.
کامپیوترهای کوانتومی آینده — اگرچه نویدبخش قابلیت پردازش عظیمی هستند — پتانسیل شکستن سیستم‌های رمزنگاری را دارند. اینجا است که اینترنت کوانتومی وارد می‌شود.
اما یکپارچه‌سازی آن با زیرساخت‌های موجود اینترنت یک چالش بزرگ بوده است.
در این مطالعه جدید، محققان مکانیزمی برای ارسال هم فوتون‌های درهم‌تنیده و هم نور لیزری معمولی از طریق یک سیم نوری ایجاد کرده‌اند.
جالب است که آزمایش نشان داد که پالس‌های لیزر درهم‌تنیدگی فوتون‌ها را مختل نمی‌کنند.
این از طریق دستکاری نور لیزر حاصل شد. آن‌ها توانستند رنگ (یا فرکانس) یک پالس لیزری را با استفاده از یک سیگنال الکتریکی با سرعت بالا به سرعت تغییر دهند. این امر برای تطابق رنگ پالس لیزر با رنگ فوتون‌های درهم‌تنیده حیاتی است. هنگامی که رنگ‌ها مطابقت دارند، هر دو نوع نور می‌توانند از طریق همان کابل نوری بدون اختلال عبور کنند.
فیلیپ روبلینگ، دانشجوی دکتری در مؤسسه فوتونیک توضیح داد: «ما می‌توانیم رنگ یک پالس لیزری را با یک سیگنال الکتریکی پرسرعت تغییر دهیم تا با رنگ فوتون‌های درهم‌تنیده مطابقت داشته باشد. این اثر به ما امکان می‌دهد که پالس‌های لیزری و فوتون‌های درهم‌تنیده با رنگ یکسان را در یک فیبر نوری ترکیب کرده و دوباره جدا کنیم.»
جالب است که این «اولین بار» است که محققان نشان داده‌اند که فوتون‌ها می‌توانند در یک کانال رنگی همانند نور لیزر منتقل شوند.
پیشرفت در مخابرات
این یک پیشرفت قابل‌توجه است زیرا اجازه می‌دهد هم داده‌های اینترنت سنتی (که توسط پالس‌های لیزری ارسال می‌شوند) و هم اطلاعات کوانتومی (که توسط فوتون‌های درهم‌تنیده حمل می‌شوند) از یک کابل فیبر نوری مشترک استفاده کنند.
جان هینه، دانشجوی دکتری در گروه کوس افزود: «فوتون‌های درهم‌تنیده یک کانال داده در فیبر نوری را مسدود می‌کنند و مانع استفاده از آن برای انتقال داده‌های معمولی می‌شوند.»
قبلاً، فوتون‌های درهم‌تنیده تمام پهنای باند یک فیبر نوری را مصرف می‌کردند و انتقال داده‌های معمولی را غیرممکن می‌ساختند. این روش جدید امکان همزیستی این دو را فراهم می‌کند و ظرفیت فیبر را افزایش می‌دهد.
این آزمایش جدید قابلیت پیشرفت در مخابرات را دارد و امکان یکپارچه‌سازی اینترنت کوانتومی را در زیرساخت‌های فعلی فیبر نوری فراهم می‌کند.
کوس در بیانیه مطبوعاتی افزود: «آزمایش ما نشان می‌دهد که چگونه می‌توان شبکه‌های هیبریدی را به صورت عملی پیاده‌سازی کرد.»
یافته‌ها در مجله Science Advances منتشر شده‌اند.
