குவாண்டம்-குறியாக்கப்பட்ட தகவலை 600 கிலோமீட்டருக்கும் அதிகமான நீளமுள்ள ஃபைபர் வழியாக எவ்வாறு அனுப்ப இயலும்?

ஒரு புதிய சமிக்ஞை உறுதிப்படுத்தல் நுட்பத்தை செயல்படுத்துவதன் மூலம், இரட்டை புலம் குவாண்டம் விசை விநியோகம் (QKD-quantum key distribution) நெறிமுறையைப் பயன்படுத்தி 605 கிலோமீட்டர் ஃபைபர் மூலம் பாதுகாப்பான குவாண்டம் தொடர்பை ஆராய்ச்சியாளர்கள் அடைய முடிந்தது. புதிய ஆர்ப்பாட்டமானது மிகவும் பாதுகாப்பான, குவாண்டம்-மறைகுறியாக்கப்பட்ட தகவல்களை நகரங்களுக்கு இடையே நீண்ட தூரங்களுக்கு அனுப்புவதற்கு வழி வகுக்கிறது.

தோஷிபா ஐரோப்பா லிமிடெட் மற்றும் UK இல் உள்ள லீட்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த Mirko Pittaluga, Frontiers in Optics + Laser Science Conference (FiO LS) அனைத்து மெய்நிகர் கூட்டத்தில் ஆராய்ச்சியை வழங்குவார்கள்.

“இந்த ஆராய்ச்சி முதன்முறையாக ஃபைபர் அடிப்படையிலான குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகளின் வரம்பை 600 கிமீக்கு மேல் நீட்டிக்கிறது, மேலும் நாங்கள் இங்கு அறிமுகப்படுத்திய நுட்பங்கள் மற்ற கட்ட உணர்திறன் கொண்ட ஒற்றை-ஃபோட்டான் பயன்பாடுகளுக்கு பொருத்தமானதாக இருக்கலாம் என்று நாங்கள் நினைக்கிறோம்” என்று மிர்கோ பித்தலுகா கூறினார். “இது பெரிய பெருநகரங்களை இணைக்கும் தேசிய மற்றும் கண்ட அளவிலான ஃபைபர் நெட்வொர்க்குகளை உருவாக்க எங்களுக்கு அனுமதிக்கும். செயற்கைக்கோள் இணைப்புகளுடன், நாம் இப்போது உலகளாவிய குவாண்டம் நெட்வொர்க்குகளை கற்பனை செய்யலாம்” என்று தோஷிபா ஐரோப்பாவில் குவாண்டம் தொழில்நுட்ப பிரிவின் தலைவர் ஆண்ட்ரூ ஷீல்ட்ஸ் தொடர்ந்தார்.

பொதுவாக ஆப்டிகல் ஃபைபர் மூலம் கடத்தப்படும் ஃபோட்டான்களை பரிமாறிக்கொள்வதன் மூலம் வெவ்வேறு இடங்களில் உள்ள இரண்டு பயனர்கள் பிட்களின் பொதுவான ரகசிய சரத்தை நிறுவ QKD அனுமதிக்கிறது. நீண்ட தூரத்திற்கு பரிமாற்றத்தை அடைவது குவாண்டம் தகவல்தொடர்புகளை நடைமுறைப்படுத்துவதற்கான மிகப்பெரிய சவால்களில் ஒன்றாகும், ஏனெனில் சிதறல் அல்லது உறிஞ்சுதல் காரணமாக சமிக்ஞை சிதைவதற்கு முன்பு ஃபோட்டான்கள் எவ்வளவு தூரம் பயணிக்க முடியும் என்பதற்கு ஒரு அடிப்படை வரம்பு உள்ளது. பாரம்பரிய ஃபைபர் ஆப்டிக் தரவு பரிமாற்றத்திற்கான ஆப்டிகல் ரிப்பீட்டர்கள் இந்த சிக்கலை தீர்க்கும் அதே வேளையில், குவாண்டம் குறியிடப்பட்ட தகவலுக்கு நம்பகமான ரிப்பீட்டரை உருவாக்குவது கடினம் என நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.

புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட இரட்டை-கள் QKD நெறிமுறை தூர வரம்பை சமாளிக்கும் ஆற்றலைக் கொண்டுள்ளது, ஆனால் 500 கிலோமீட்டருக்கு மேல் ஃபைபர் நீளத்துடன் அதைப் பயன்படுத்த புதிய முறைகள் தேவைப்படுகின்றன. புதிய வேலையில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரட்டை-புலம் QKD க்கான சோதனை அமைப்பு மற்றும் கட்ட உறுதிப்படுத்தல் நுட்பத்தை உருவாக்கினர். நிலைப்படுத்தல் அணுகுமுறை, அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங்கை அடிப்படையாகக் கொண்டது, நீண்ட தூரங்களில் கட்ட ஏற்ற இறக்கங்களைக் குறைக்க வெவ்வேறு அலைநீளங்களில் இரண்டு ஆப்டிகல் குறிப்பு சமிக்ஞைகளைப் பயன்படுத்துகிறது.

605 கிலோமீட்டர் நீள குவாண்டம் சேனலில் 100 dB என்ற பாரம்பரிய வரம்பைத் தாண்டி ஆப்டிகல் இழப்புகளைப் பொறுத்துக்கொள்ளும் அதே வேளையில் புதிய அணுகுமுறை ரிப்பீட்டர் போன்ற செயல்திறனை அடைய முடியும் என்பதை ஆராய்ச்சி குழு நிரூபித்தது. அவர்கள் TF-QKD நெறிமுறையின் பல்வேறு வகைகளையும் சோதிக்க முடிந்தது. புதிய உறுதிப்படுத்தல் அணுகுமுறை மற்ற குவாண்டம் தகவல் தொடர்பு நெறிமுறைகள் மற்றும் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரிக் தொலைநோக்கிகளை மேம்படுத்துதல் போன்ற பயன்பாடுகளுக்கும் பயன்படுத்தப்படலாம்.

இந்த முடிவுகள் ஒரு ஆய்வக சூழலில் பெறப்பட்டன, ஆனால் சமீபத்தில் பெறப்பட்ட சோதனை சான்றுகள் கள நிலைப்படுத்தப்பட்ட இழைகளில் இந்த நிலைப்படுத்தல் நுட்பத்தின் பொருந்தக்கூடிய தன்மையை உறுதிப்படுத்துகிறது. குழு இப்போது கள சோதனை செய்ய வேலை செய்கிறது.

References:

• Tang, X. (2019). Optically Switched Quantum Key Distribution Network (Doctoral dissertation, University of Cambridge).
• Duan, S., Cong, S., & Song, Y. (2021). A survey on quantum positioning system. International Journal of Modelling and Simulation, 41(4), 265-283.
• Kagermann, H., Süssenguth, F., Körner, J., & Liepold, A. (2020). The innovation potential of second-generation quantum technologies. National Academy of Science and Engineering (acatech) Germany. https://en. acatech. de/publication/the-innovation-potential-of-second-generation-quantum-technologies.
• Yibin, X. (2019). Research on the construction of quantum induction universe network. Concurrency and Computation: Practice and Experience, e5501.