رکوردی جدید برای ارسالQKD  فیبری با فاصله بیش از 509 کیلومتر بدست آمد

رکوردی جدید برای ارسالQKD فیبری با فاصله بیش از 509 کیلومتر بدست آمد

تاکنون پروتکل ارسال یا عدم ارسال میدان دوقلو (SNS-TF)، ثابت کرده که یک راهبرد فوق‌العاده امیدوارکننده برای دستیابی به کاربردهای توزیع کلید کوانتومی (QKD) برای مسافت‌های طولانی با نرخ‌های بالا بوده است. در حقیقت، این پروتکل با تحمل خطاهای بزرگ آرایشی می‌تواند با روش¬های مؤثرتری از حد بدون تکرارکننده عبور کند که این امر، عامل مؤثری در تحقق QKD بلندبرد است.

اخیراً محققان دانشگاه علوم و فناوری چین و دانشگاه چینهوا، با استفاده از پروتکل SNS-TF، به فاصله بی‌سابقه‌ای برای ارسال QKD رسیده‌اند. مقاله آن‌ها که در مجله Physical Review Letters منتشرشده است، QKD با یک توزیع کلید امن را گزارش می‌دهد که حد بدون تکرارکننده در یک فیبر نوری طویل بالغ بر 509 کیلومتر را می‌شکند.

محققان می‌گویند:«ما با استفاده از پروتکل ارسال یا عدم ارسال میدان دوقلو (SNS-TF)، توزیع کلید کوانتومی (QKD) امنی با مسافتی بیش از 509 کیلومتر را محقق کردیم که یک رکورد جدید در QKD فیبر محسوب می‌شود. یکی از اهداف مهم مطالعه ما، شکستن موفقیت‌آمیز حد نرخ کلید مطلق QKD بدون تکرارکننده به وسیله هر دستگاه اندازه‌گیری بود».

پروتکل SNS-TF، توسط بعضی از محققان این مقاله، در یک تلاش تحقیقاتی قبلی توسعه یافته و معرفی شد. این پروتکل در مطالعات قبلی، ثابت کرد که برای کاربردهای QKD به‌ویژه در دستیابی به انتقال مسافت‌های طولانی، بسیار مفید است.

محققان در این پژوهش اخیر، پروتکل SNS-TF را از طریق استخراج یک تراز تک فوتونی پیاده‌سازی کردند که این تراز، تداخل مرتبه اول میان دو لیزر مستقل است. این دو لیزر مستقل با تکنیک قفل‌ فرکانس از راه دور ترکیب می‌شوند و در نهایت، ارسالQKD برای مسافت‌های بسیار طولانی را امکان‌پذیر می‌کنند. محققان همچنین در این آزمایش‌ها از آشکارسازهای تک فوتونی ابررسانا با نرخ بالای شمارش و بازدهی آشکارسازی استفاده کردند.

محققان می‌گویند:« ما فناوری که معمولاً در پژوهش‌های انتشار زمان-فرکانس استفاده می‌شود را بکار گرفته و فرکانس دو لیزر مستقل را در یک کاواک لیزری فوق‌العاده باریک قفل کردیم. سپس نور لیزر قوی را به‌ عنوان مرجع فاز با سیگنال کوانتومی درون یک فیبر، تسهیم زمانی کردیم. نور قوی منجر به القای تعداد زیاد شمارش نویز شد، اما ما روش‌های زیادی را برای فیلتر کردن و به منظور جلوگیری از این نویزها بکار بردیم».

محققان با استفاده از رهیافت SNS-TF، به یک نرخ کلید امن در 509 کیلومتر دست یافتند که چندین مرتبه بزرگ‌تر از حد بدون تکرارکننده QKD و با همان اتلاف آشکارسازی است. همچنین به‌طور قابل‌ ملاحظه‌ای، نرخ کلید حاصل از این پروتکل، بزرگ‌تر از نرخ کلید حاصل از پروتکل‌های مرسوم‌تر QKD که روی دستگاه‌های بدون تکرارکننده بدون نقص اجرا می‌شوند، است.

 محققان می‌گویند: «ما به‌طور تجربی، رکوردی جدید برای مسافت ارسالQKD  فیبری بدست آوردیم و نشان دادیم که حد نرخ کلید مطلق QKD  بدون تکرارکننده را می‌شکند. ما قصد داریم تا در تحقیقات آینده به دنبال نرخ کلید بالاتر و مسافت طولانی‌تر برویم».

محققان در مطالعه اخیرشان، شواهد جدیدی گردآوری کردند که پتانسیل پروتکل SNS-TF را تائید می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه این طرح می‌تواند با ابزارهای فنّاورانه برای دستیابی به نرخ‌های بالای کلید امن در توزیع مسافت‌های طولانی‌ ترکیب شود. این پژوهش می‌تواند QKD اجرای بزرگ-مقیاس نرخ‌های کلید نسبتاً بالا در مسافت 200-300 کیلومتر را ممکن سازد که به‌طور ویژه برای گسترش شبکه‌های QKD داخل شهری مفید است.
 


منبع: phys.org
كلمات كليدي :
توزیع کلید کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login