Kuantum teknolojileri, verileri hesaplayabilen, çevreleyen ortamlarını algılayabilen veya kuantum mekanik efektlerden yararlanan diğer işlevleri yerine getirebilen sistemlerdir. Bu teknolojileri uzun mesafelerde bağlamak, kuantum bilgilerinin sistemlerin çevreleyen ortamlarıyla etkileşimlerinden kaynaklanan dekoberasyondan sonra kolayca karıştırılabilir veya yok edilebilir.
Son birkaç yıldır, kuantum fizikçileri ve mühendisleri, kuantum ağları, kuantum bilgilerinin farklı cihazlar arasında seyahat etmesine izin veren altyapıları güvenilir bir şekilde oluşturmak için etkili teknikler tasarlamaya çalışıyorlar.
Bu ağların gerçekleştirilmesi, kuantum röleleri, dolaşmış durumları ileriye ve yeniden dağıtabilen ara istasyonlar, cihazların iletişim kurabileceği mesafeleri genişletmeyi gerektirir.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki araştırmacılar yakın zamanda, önceki çalışmalarda tanıtılan diğer rölelerden daha ölçeklenebilecek yeni bir ara röle mimarisi geliştirdiler. Bu mimari, yayınlanan bir makalede özetlendi Doğa fiziği300 km’ye kadar olan cihazlar arasında güvenli kuantum iletişimi gerçekleştirmelerine izin verdi.
Xiongfeng MA, Kuantum İletişiminde Sinyal-Sınır Sınırını bozma ve kuantum iletişimindeki sinyal-nonür oranını önemli ölçüde artırma potansiyelini gösteren, özellikle ölçüm-cihazdan bağımsız kuantum anahtar dağılımındaki (MDI-QKD) son gelişmelerden esinlenmiştir.
Diyerek şöyle devam etti: “Bu bizim için merkezi bir soru ortaya koydu: performansı daha da artırmak için ek kuantum düğümleri sunarak bu konsepti genişletebilir miyiz?”
Prensip olarak kuantum tekrarlayıcıların ölçeklendirilmesi kolay olsa da, şimdiye kadar önerilen kuantum iletişim sistemlerinin çoğu, gerçek dünyadaki dağıtımlarını sağlayacak sonuçlara henüz ulaşmamış olan veri depolama cihazlarına, veri depolama cihazlarına dayanmaktadır. Çalışmalarının bir parçası olarak, MA ve meslektaşları bu nedenle, kuantum rölesi olarak tek bir foton kaynağının kullanılmasını gerektiren alternatif bir yaklaşımı araştırdılar.
Yang Lu, “Ana amacımız, tek foton kaynaklarını parazit tabanlı ölçümlerle birlikte kullanan modüler ve ölçeklenebilir bir kuantum ağ mimarisi tasarlamaktı.” Dedi.
“Bu yaklaşım, kuantum anılarına güvenmeden uzun mesafeli kuantum iletişimine izin veriyor. Sonuç, güvenilmeyen üç ara düğüme sahip beş düğümlü bir ağdır ve gelişmiş güvenlik, esneklik ve gerçek dünya dağıtım potansiyeli gösterir.”
Araştırmacılar tarafından öngörülen mimari, yüksek kaliteli bir tek foton kaynağı tarafından desteklenirse sadece uzun mesafelerde kuantum iletişimini mümkün kılacaktır. Bu aslında bir seferde bir fotonu (yani ışık parçacık) güvenilir bir şekilde serbest bırakabilen ve bir ağ boyunca bilginin kesin aktarılmasını sağlayabilen bir cihazdır.
Kuantum ağ mimarilerini gerçekleştirmek için MA ve meslektaşları, önceki makalelerinden birinde tanıttıkları son teknoloji tek foton kaynağı kullandılar.
“Ayrıca, sağlam ve ölçeklenebilir performans sağlamak için gerekli olan 304.52 MHz’de faaliyet gösteren son teknoloji bir kuantum nokta tek foton kaynağını başarıyla entegre ettik.”
Bu son çalışma, çok düğümlü ağlara tek düğümlü bağlantıları olan kuantum ağları arasındaki bir kaymaya katkıda bulunabilir. Ekibin mimarisini gerçekleştirmek için kullanılan cihazlar da mevcut fiber ağlarla uyumludur ve bu nedenle gerçek dünya ortamlarında konuşlandırılması daha kolay olabilir.
Gelecekte, ekip tarafından tasarlanan ağ mimarisi daha da geliştirilebilir ve daha uzun mesafelerde güvenli kuantum iletişimini göstermek için kullanılabilir. Şu anda, araştırmacılar, parazit görünürlüğünü daha da artırarak ve hata oranlarını azaltarak mimarilerini 1000 km’nin üzerinde kullanarak elde edilebilecek iletişim mesafelerini genişletmeye çalışıyorlar.
Chen, “Bir sonraki çalışmalarımızın bir parçası olarak, ek tek foton kaynakları ve ölçüm düğümlerini entegre ederek çok katmanlı yıldız konfigürasyonları gibi daha büyük ve daha karmaşık ağ topolojilerini gerçekleştirmeyi planlıyoruz.”
“Ayrıca, ileri stabilizasyon ve senkronizasyon şemalarının geliştirilmesi yoluyla spektral örtüşme, zamansal senkronizasyon ve faz gürültü telafisi de dahil olmak üzere kritik teknik zorlukları ele alacağız. Bu iyileştirmeler saat kaynaklı hataları azaltacak ve uzun mesafeli kuantum iletişiminin sağlamlığını artıracaktır.”
Sadie Harley tarafından düzenlenen yazarımız Ingrid Fadelli tarafından sizin için yazılmış ve gerçek kontrol ve Robert Egan tarafından gözden geçirilen bu makale dikkatli insan çalışmasının sonucudur. Bağımsız bilim gazeteciliğini canlı tutmak için sizin gibi okuyuculara güveniyoruz. Bu raporlama sizin için önemliyse, lütfen bir bağış (özellikle aylık) düşünün. Alacaksın reklamsız bir teşekkür olarak hesap.
