კვანტურმა ინტერნეტმა რეალურ გარემოში ამ დრომდე ყველაზე რთული გამოცდა ჩააბარა — 62 კმ ჩვეულებრივ კაბელში #1tvმეცნიერება
მეცნიერებს რომ კვანტურ ფიზიკაზე დაფუძნებული ქსელების შექმნა შეეძლოთ, პოტენციალი უდიდესი იქნებოდა. გააუმჯობესებდა კომუნიკაციების უსაფრთხოებას, გააერთიანებდა კვანტურ კომპიუტერთა შესაძლებლობებს და ხელს შეუწყობდა შემდეგი თაობის კვლევით ინსტრუმენტთა შექმნას.
თუმცა, მთავარი გამოწვევა იმალება ფენომენში, რომელსაც გადახლართულობას უწოდებენ — გზა, რომლითაც ორი ობიექტი შეიძლება ერთმანეთთან განუყოფლად იყოს დაკავშირებული მათ შორის მანძილის მიუხედავად.
როდესაც დაწყვილებული ობიექტებიდან ერთ-ერთი იზომება, ის განსაზღვრავს მეორეზე ჩატარებული გაზომვის შედეგებს.
გადახლართული ნაწილაკების ამჟამად არსებულ ოპტიკურ-ბოჭკოვან საკომუნიკაციო არხებში გადატანა ნამდვილად რთულია.
ლაბორატორიის სრულყოფილ გარემო პირობებს გარეთ, მათი კვანტური მდგომარეობები ადვილად მახინჯდება.
ახლახან, აშშ-ის სტანდარტებისა და ტექნოლოგიების ეროვნული ინსტიტუტის (NIST) ჯგუფმა წარმატებით შეძლო სინათლის ნაწილაკების (ფოტონები) გადაცემა 62 კილომეტრზე ქსელების არსებულ კაბელში გადახლართულობის დარღვევის გარეშე.
„მე ამას კვანტური ქსელური სისტემების სტრეს-ტესტს დავარქმევდი. ჩვენ მას ექსტრემალური გამოცდა ჩავუტარეთ ძალიან ხმაურიან გარემოში. საოცარია, მაგრამ აღმოჩნდა, რომ ის მაინც მუშაობდა“, — ამბობს NIST-ის ფიზიკოსი იეჩინგ ში.
მიუხედავად იმისა, რომ მკაცრად რომ ვთქვათ, ეს რეკორდული მანძილი არ არის, გამორჩეულია კონფიგურაციის გამო — ექსპერიმენტში ჩართული ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელების უმეტესი ნაწილი მიწის ზემოთ იყო და არა მიწაში, ქუჩის გასწვრივ ბოძებს შორის ჩამოკიდებული NIST-სა და მერილენდის უნივერსიტეტს შორის.
ამ კაბელებზე ზემოქმედებს ქარი, ტემპერატურის ცვლილება, გარემოში არსებული ყოველგვარი ვიბრაცია, მათ შორის მანქანების მოძრაობის და ფრინველების გადაფრენის.
მიუხედავად იმისა, რომ ფილმების ყურებას და ვიდეოზარების განხორციელებისთვის საჭირო მონაცემებს კლასიკური ინტერნეტის პირობებში ეს გარემოებები ხელს არ უშლის, კვანტურ მონაცემებს ნამდვილად უშლის. გარემო ზემოქმედებს ფოტონების პოლარიზაციაზე, მიმართულებაზე, რომლითაც მათი ელექტრული ველი ირხევა და იმაზე, რომელშია მოცემული გადახლართულობის ინფორმაცია.
„ეს ყველაზე ცუდი კავშირია, რაც კი შეიძლება გქონდეს“, — ამბობს NIST-ის ფიზიკოსი ოლივერ სლატერი.
ზემოქმედების ამ პრობლემის მოსაგვარებლად, მკვლევრებმა საცნობარო წერტილის სახით ლაზერის სინათლის სიგნალი გამოიყენეს. იმის გამოთვლით, რამდენად იგრიხებოდა ეს ლაზერული სინათლე გზაში, ჯგუფმა შეძლო შესაბამისი შესწორებების მორგება ჩახლართულ ფოტონებზე.
საჭირო იყო ჩახლართულ ფოტონებსა და ლაზერულ სინათლეს შორის გარკვეული მონაცვლეობა, მაგრამ ამან ექსპერიმენტის საოპერაციო დროის მხოლოდ 7,2 პროცენტი წაიღო. დანარჩენი 92,8 პროცენტის გამოყენება შესაძლებელი იყო სტაბილიზებული კვანტური ინფორმაციის გადასაცემად.
„ჩვენი შედეგები აჩვენებს პოლარიზაციაში ჩახლართული ფოტონების განაწილების შესაძლებლობას რთულ ბოჭკოვან პირობებში, რაც მნიშვნელოვანი კონფიგურაციაა კვანტური ქსელების პრაქტიკული გამოყენებისკენ“, — წერენ მკვლევრები პუბლიკაციაში.
კვანტური ჩახლართულობის რეკორდულმა მცდელობებმა ცოტა ხნის წინ 420 კილომეტრი ოპტიკურ-ბოჭკოვანი ქსელი გადალახა, თუმცა ეს უახლესი შედეგები მიღებულია ძალიან ქაოსური რეალური გარემოდან.
„მიუხედავად იმისა, რომ ჰაერში გაჭიმული ოპრტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელები არასტაბილურ კვანტურ არხებად მიიჩნევა პოლარიზაციაში კოდირებული ან პოლარიზაციაში ჩახლართული ფოტონების გადასაცემად, ვაჩვენეთ, რომ პოლარიზებული გადახლართულობის სტაბილური განაწილები მიღწევადია, თუკი ბოჭკოვანი კავშირი აქტიურად სტაბილიზებულია“, — წერენ მკვლევრები.
რამდენად შემაგულიანებელიც არის რეალურ სამყაროში მიღებული შედეგები, იმდენად მეტი სამუშაოა ჯერ კიდევ ჩასატარებელი. გადაცემის მაჩვენებელი წამში 200 – 1500 ჩახლართული ფოტონი ცუდი არაა, მაგრამ კვანტური ინტერნეტისთვის საჭიროა ამ მაჩვენებლის გაუმჯობესება.
მკვლევართა განცხადებით, პოტენციურ განახლებებს შორისაა უფრო სწრაფი აპარატურა და უფრო ეფექტიანი პროგრამული ალგორითმები.
კვლევა უზრუნველყოფს უფრო მეტ მტკიცებულებას იმისა, რომ კვანტური ქსელები ნამდვილად არის ის ტექნოლოგია, რომელზე მიყოლაც ღირს. მისი გამოყენების ერთ-ერთი გზაა დედამიწის ორ სხვადასხვა წერტილში მდებარე ტელესკოპების დაკავშირება — გადახლართული ფოტონები მათ არსებითად ერთი გიგანტური ინსტრუმენტის სახით ფუნქციონირების საშუალებას აძლევს.
ასევე არის კვანტური უსაფრთხოების განახლება, რომლის შეთავაზებაც ამ სისტემებს შეუძლიათ ინტერნეტისთვის. ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე მდებარე ქსელის კვანძებს შეიძლება ჰქონდეთ მონაცემთა ვერიფიკაციისთვის განკუთვნილი საიდუმლო „კოდი“, რომლის გადამოწმებაც გადაცემის დროს შეუძლებელი იქნება, რადგან კოდი არ დაყენდება მანამ, სანამ არ შემოწმდება.
„ეს იმის დემონსტრირებაა, რომ კვანტური ქსელების პროტოკოლის რეალურ გარემოში მუშაობა შესაძლებელია“, — ამბობს ში.
კვლევა Journal of Optical Communications and Networking-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია nist.gov-ისა და ScienceAlert-ის მიხედვით.