موفقیت بزرگ اینترنت کوانتومی در سخت‌ترین آزمایش انتقال داده در دنیای واقعی

توسعه اینترنت کوانتومی با موفقیت در یکی از دشوارترین آزمون‌های میدانی خارج از محیط آزمایشگاه، گامی بنیادین به سوی تجاری‌سازی شبکه‌های نوین ارتباطی برداشت. پژوهشگران توانسته‌اند فوتون‌های درهم‌تنیده را در بستری به مسافت ۶۲ کیلومتر از خطوط هوایی با پایداری کامل منتقل کنند.

چالش‌های حفظ درهم‌تنیدگی در دنیای واقعی

بزرگ‌ترین مانع در مسیر پیاده‌سازی زیرساخت‌های کوانتومی، شکنندگی حالت‌های فیزیکی ذرات نور است. پدیده درهم‌تنیدگی که ذرات را فارغ از فاصله مکانی پیوند می‌دهد، در شرایط طبیعی و زیر تأثیر عوامل محیطی دچار اختلال شدید می‌شود. خطوط فیبر نوری نصب‌شده روی تیرهای خیابانی همواره تحت تأثیر وزش باد، دگرگونی‌های دمایی و لرزش ناشی از تردد خودروها قرار دارند.

این تغییرات ساختاری موجب چرخش قطبش فوتون‌ها و از میان رفتن بسته‌های داده کوانتومی می‌شود. با این حال، تیمی از پژوهشگران با کاربست یک پرتو لیزر مرجع، پیوسته انحرافات نوری را اندازه‌گیری کرده و اصلاحات لحظه‌ای را روی ذرات درهم‌تنیده اعمال نمودند.

بازدهی چشمگیر سامانه تثبیت نوری

روش ابداعی دانشمندان بازدهی عملیاتی فوق‌العاده‌ای را به نمایش گذاشت. سامانه کالیبراسیون تنها ۷.۲ درصد از ظرفیت زمانی مدار را به خود اختصاص داد و بیش از ۹۲.۸ درصد از زمان شبکه برای مخابره امن اطلاعات در دسترس باقی ماند.

• مسافت کابل‌کشی: ۶۲ کیلومتر شبکه فیبر نوری هوایی
• نرخ مخابره: ۲۰۰ تا ۱۵۰۰ فوتون درهم‌تنیده در هر ثانیه
• کارایی عملیاتی: ۹۲.۸ درصد بهره‌وری انتقال داده

اگرچه رکوردهای طولی پیشین در بسترهای آزمایشگاهی مسافت‌های بیشتری را ثبت کرده‌اند، اما پیاده‌سازی این فناوری در محیط‌های نامساعد بیرونی نقطه عطفی برای زیرساخت‌های واقعی محسوب می‌شود.

کاربردهای کلیدی و چشم‌انداز آینده ارتباطات

فناوری اینترنت کوانتومی امنیت تبادل داده‌ها را به سطحی نفوذناپذیر ارتقا می‌دهد. کدهای رمزنگاری تولیدشده تا هنگام خوانده‌شدن تثبیت نمی‌شوند و هرگونه استراق سمع مسیر، ساختار داده را از بین برده و شناسایی می‌کند. افزون بر این، اتصال تلسکوپ‌های دوردست با این پیوند کوانتومی، امکان شبیه‌سازی یک ابزار رصدی غول‌پیکر را فراهم می‌سازد.

با بهینه‌سازی الگوریتم‌های نرم‌افزاری و به‌کارگیری تجهیزات پرسرعت‌تر، زیرساخت‌های مخابراتی مدرن یک گام اساسی به جایگزینی سامانه‌های کلاسیک با شبکه‌های پایدار کوانتومی نزدیک‌تر شده‌اند.