آخرین اخبار
تلاش دانشمندان برای تحقق مخابرات کوانتومی

تلاش دانشمندان برای تحقق مخابرات کوانتومی

دولت‌ها و سازمان‌های مسئول سراسر جهان در حوزه‌ی مخابرات، برای دستیابی به امنیت بهتر در انتقال داده‌ها، در تکنولوژی‌های مربوط به مخابرات کوانتومی و روش‌های رمزنگاری آن، سرمایه‌گزاری کرده و موجب توسعه‌ی فراوانی در این زمینه شده‌اند. محققان این زمینه، در جستجوی راهی برای یکپارچه کردن این سیستم‌های جدید (که به لحاظ نظری، غیرقابل هک هستند) با شبکه‌های فیبر نوری فعلی و آینده می‌باشند.

پژوهشی که در موسسه‌ی ملی فناوری اطلاعات و ارتباطات ژاپن انجام شده، نویدبخش حل یکی از چالش‌های کلیدی در بهره‌برداری از مخابرات کوانتومی است. این چالش، چگونگی دستیابی به مخابرات امن با استفاده از توزیع کلید‌ کوانتومی متغیر پیوسته (continuously variable quantum key distribution) می‌باشد. این روش که به اختصار QKD نامیده می‌شود، به معنای تبادل مداوم کلیدهای رمزنگاری است. این کلیدها، توسط فناوری کوانتومی برای رمزنگاری داده‌هایی که بین دو یا تعداد بیشتری ذره منتقل می‌شوند، تولید می‌گردند.

محققان معتقدند اولین جز مشکل‌ساز برای بهره‌برداری از مخابرات کوانتومی، نویزی است که توسط تقویت‌کننده‌های فیبری در سیستم‌های فیبری تک‌مد نسل فعلی تولید می‌شود. آن‌ها در مورد نحوه‌ی به‌کارگیری فناوری فیبر نوری چند هسته‌ای تحقیق می‌کنند که انتظار می‌رود در شبکه‌های آینده‌ی انتقال داده‌ مورد بهره‌برداری قرار گیرند. سیستم‌های فیبر نوری چند هسته‌ای، همانطور که از نامشان نیز پیداست، از فیبرهای چند هسته‌ای در یک تک رشته که اطلاعات را منتقل می‌کند، استفاده می‌کنند. در شبکه‌های فیبر امروزی، هر رشته، معمولا تنها شامل یک هسته می‌شود. محققان این پژوهش می‌گویند:

مخابرات امن، یکی از سخت‌ترین چالش‌های امروز مخابرات است و ممکن است روزی، بسیاری از روش‌های رمزنگاری فعلی، به آسانی با استفاده از الگوریتم‌هایی که برای کامپیوترهای کوانتومی طراحی شده‌اند، شکسته شوند. ما بدان دلیل استفاده‌ی تجاری ازQKD  را مشاهده نمی‌کنیم که این تکنولوژی با معماری کنونی شبکه‌های مخابراتی، سازگار نیست. اکنون ما به دنبال یافتن راهی برای استفاده از این تکنولوژی به منظور حل مشکل رمزنگاری هستیم. سوالی که ما از خودمان پرسیدیم این است که آیا می‌توان از ابعاد فضایی فیبرهای چند هسته‌ای برای انتشار مشترک سیگنال‌های کوانتومی و کلاسیک بهره برد؟ چیزی که فهمیدیم این است که کانال‌های کلاسیک می‌توانند کاملا بی‌توجه به سیگنال‌های کوانتومی، از طریق فیبرهای چند هسته‌ای منتقل شوند، فرآیندی که در فیبرهای تک مد ممکن نیست، زیرا نویز تقویت‌کننده، مانع عملکرد کانال‌های کوانتومی می‌شود.

محققان نویز اضافی حاصل تداخل بین کانال‌های کوانتومی و کلاسیک را با استفاده از فیبر 19 هسته‌ای اندازه‌گیری کردند. آن‌ها متوجه شدند این روش، ظرفیت پشتیبانی از 341 کانال‌QKD  را با فضای 5 گیگاهرتز بین طول‌موج‌های 1537 و 1563 نانومتر دارد. در مخابرات کوانتومی، وقتی کانال‌های کوانتومی از یک هسته‌ی اختصاصی فیبر چند هسته‌ای استفاده می‌کنند، اپراتورهای شبکه می‌توانند از نویزی که توسط تداخل هسته به هسته ایجاد می‌شود، اجتناب کنند. این راه‌ حل ساده، مشکل تسهیم کانال‌های کلاسیکی و کوانتومی را حل کرده و از ارائه‌ی اجزای جدید برای کانال‌های کلاسیکی جلوگیری می‌کند.
 


منبع: sciencedaily
كلمات كليدي :
مخابرات کوانتومی
بيشتر