دانشمندان موفق شدند با استفاده از فناوری نقاط کوانتومی، کلیدهای رمزنگاری غیرقابل هک را در فواصل طولانی انتقال دهند. آنها توانستند یک سیستم توزیع کلید کوانتومی را طراحی کنند که میتواند سیگنالهای امن را در بستری از فیبر نوری به طول بیش از ۱۲۰ کیلومتر با پایداری بینظیری منتقل کند. این دستاورد میتواند یکی از بزرگترین مسائل اینترنت کوانتومی، یعنی حفظ ثبات اتصال در فواصل زیاد را برطرف کند.
نکته اصلی این سیستم، استفاده از قطعات بسیار ریزی به نام «نقاط کوانتومی نیمهرسانا» میباشد. این نقاط همچون چراغقوههایی است که میتوانند یک ذره نور یا همان فوتون منفرد را به صورت دقیق تولید کنند. اهمیت این موضوع در این است که وقتی بتوان فوتونها را یکییکی و با دقت کنترل کرد، سرعت ساخت کلیدهای رمزنگاری امن بسیار بالا میرود. این قطعات سنگبنایی برای ساخت «تکرارکنندههای کوانتومی» هستند که در آینده نقشی شبیه به مودمها یا تقویتکنندههای اینترنت فعلی را خواهند.
لرزش زمین، تغییر دما یا حتی تکانخوردن کابلهای فیبر نوری باعث میشود که پیامهای کوانتومی در راه خراب شوند. دانشمندان برای حل این مشکل از ترفند جالبی به نام «کدگذاری بازهزمانی» استفاده کردند. در این روش، اطلاعات بهجای اینکه در ویژگیهای حساس فیزیکی فوتون ذخیره شود، در «زمان دقیق رسیدن» فوتونها به مقصد جاسازی میشوند.
در این آزمایش، پژوهشگران از دستگاهی به نام «کدگذار بازه زمانی خود پایدار» استفاده کردند تا وضعیتهای مختلف واحد اطلاعات کوانتومی یا همان کیوبیت را بسازند. نور تولیدشده که در محدوده فرکانسهای استاندارد مخابراتی یعنی باند مخابراتی C بود، وارد کابل فیبر نوری میشود و پس از طی مسافت طولانی ۱۲۰ کیلومتری، این پیامها توسط یک دستگاه گیرنده به نام تداخلسنج خوانده و رمزگشایی میشوند. این درحالی است که سیستمهای قدیمی نیازمند تنظیم در هر چند دقیقه یکبار توسط انسانها میباشند.
این سیستم به دلیل پایداری بالای تداخلسنج به کار رفته در آن، توانست بیش از ۶ ساعت بدون هیچ دخالتی و به صورت کاملاً خودکار به کار خود ادامه دهد. نتیجه کار شگفتانگیز بود؛ با وجود فاصله بسیار زیاد، میانگین نرخ خطای بیت کوانتومی زیر ۱۱ درصد باقی ماند و سیستم توانست در هر ثانیه حدود ۱۵ بیت کلید امن تولید کند. شاید این عدد کوچک به نظر برسد، اما برای رمزگذاری کامل پیامهای متنی در سطح امنیت نظامی و بانکی، کافی و کاربردی است.
دانشمندان معتقدند که با استفاده از پدیدهای به نام تقویت Purcell (که باعث درخشانترشدن فوتونها میشوند) میتوانند ارتباطات را بین شهرهای مختلف برقرار کنند. این دستاورد ثابت میکند که میتوان این تکنولوژی پیچیده را از آزمایشگاه خارج و در دنیای واقعی استفاده کرد و درنهایت به یک شبکه ارتباطی بزرگی دست یافت که هیچ هکری در جهان نتواند به آن نفوذ کند.
شنبه 10 مرداد 1405
