Μια σημαντική εξέλιξη στον δρόμο προς το Διαδίκτυο του μέλλοντος προέρχεται από την Ιαπωνία, όπου ερευνητική ομάδα του Tohoku University ανέπτυξε ένα φωτονικό router ικανό να μεταδίδει κβαντικές πληροφορίες με πιστότητα που ξεπερνά το 99%. Το επίτευγμα αυτό δεν αποτελεί μόνο τεχνικό ορόσημο, αλλά ανοίγει τον δρόμο για τη δημιουργία ενός παγκόσμιου κβαντικού δικτύου που θα προσφέρει απόλυτη ασφάλεια και υψηλές επιδόσεις στις επικοινωνίες.
Συμβατότητα με τις υπάρχουσες υποδομές
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά στοιχεία της καινοτομίας είναι ότι το νέο router λειτουργεί στις ίδιες οπτικές συχνότητες που χρησιμοποιούνται ήδη στα σημερινά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. Αυτό σημαίνει ότι δεν θα απαιτηθεί η κατασκευή μιας εντελώς ξεχωριστής υποδομής, αλλά η τεχνολογία μπορεί να «κουμπώσει» πάνω στις υπάρχουσες οπτικές ίνες. Η προοπτική αυτή μειώνει θεαματικά το κόστος και τον χρόνο μετάβασης, καθιστώντας πιο ρεαλιστική την εφαρμογή του κβαντικού Διαδικτύου σε μεγάλη κλίμακα.
Ελαχιστοποίηση απωλειών
Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην κβαντική επικοινωνία είναι η απώλεια σήματος. Το νέο router, ωστόσο, καταγράφει μόλις 0,06 decibels απώλειας, ποσοστό που αντιστοιχεί περίπου στο 1,3%. Η επίδοση αυτή το καθιστά κατάλληλο για μεταδόσεις σε μεγάλες αποστάσεις, χωρίς τον κίνδυνο αλλοίωσης των δεδομένων. Πρόκειται για ένα κρίσιμο στοιχείο, αφού η αξία του κβαντικού Διαδικτύου στηρίζεται ακριβώς στην ακεραιότητα της πληροφορίας.
Ένα πρωτοποριακό οπτικό σχέδιο
Το μυστικό της επιτυχίας κρύβεται στον ιδιαίτερο σχεδιασμό του router, το οποίο βασίζεται σε έναν παρεμβολέα σε σχήμα παραλληλογράμμου. Αυτή η οπτική διαμόρφωση μειώνει τον αριθμό των εσωτερικών εξαρτημάτων και ταυτόχρονα διατηρεί την πόλωση των φωτονίων – δηλαδή τον προσανατολισμό του ηλεκτρικού τους πεδίου. Η διατήρηση της πόλωσης είναι απαραίτητη, καθώς σε αυτήν κωδικοποιείται συχνά η κβαντική πληροφορία. Η εξάλειψη παραμορφώσεων ή απωλειών σημαίνει ότι το σήμα που λαμβάνεται είναι πρακτικά ταυτόσημο με αυτό που στάλθηκε.
Δοκιμές με συσχετισμένα φωτόνια
Η ομάδα υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Fumihiro Kaneda απέδειξε την αξιοπιστία του συστήματος όχι μόνο με μεμονωμένα φωτόνια, αλλά και με ζεύγη συσχετισμένων φωτονίων. Αυτά βρίσκονται σε μια «πλεγμένη» κβαντική κατάσταση που τα καθιστά αχώριστα, ακόμη κι αν βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση. Ο router κατάφερε να κατευθύνει αυτά τα ζεύγη διατηρώντας ορατή παρεμβολή στο 97%, ποσοστό που αποδεικνύει τη σταθερότητα του κβαντικού δεσμού. Η επιτυχία αυτή έχει θεμελιώδη σημασία, καθώς ο κβαντικός συσχετισμός αποτελεί τη βάση για εφαρμογές όπως η κατανεμημένη κβαντική πληροφορική και οι απόλυτα ασφαλείς επικοινωνίες.
Ταχύτητα και αξιοπιστία
«Δεν είναι σαν τα ασύρματα τηλέφωνα που παραμορφώνουν το μήνυμα στην πορεία», εξήγησε ο Kaneda. «Η αρχιτεκτονική μας εξασφαλίζει ότι αυτό που λαμβάνεις είναι σχεδόν ίδιο με αυτό που στάλθηκε». Η λειτουργία σε ταχύτητες νανοδευτερολέπτων καθιστά το σύστημα έτοιμο να υποστηρίξει εφαρμογές σε πραγματικό χρόνο, ενισχύοντας περαιτέρω τις δυνατότητες αξιοποίησης.
Ένα βήμα πιο κοντά στο κβαντικό Διαδίκτυο
Η έρευνα συγκεντρώνει όλα τα απαραίτητα χαρακτηριστικά για να καταστήσει το κβαντικό Διαδίκτυο μια ρεαλιστική προοπτική: ελάχιστες απώλειες, συμβατότητα με τις υπάρχουσες υποδομές, σταθερή λειτουργία και ικανότητα διαχείρισης πολύπλοκων κβαντικών καταστάσεων. Αν και προς το παρόν πρόκειται για ένα εργαστηριακό πρωτότυπο, το αποτέλεσμα δείχνει καθαρά ότι η μετάβαση από το κλασικό Διαδίκτυο σε μια κβαντική υποδομή δεν είναι πια ένα μακρινό όνειρο.
Το έργο του Tohoku University εντάσσεται σε μια παγκόσμια προσπάθεια ανάπτυξης νέων δικτύων που θα βασίζονται στις αρχές της κβαντομηχανικής. Εφόσον η τεχνολογία ωριμάσει και βγει από τα εργαστήρια, οι επικοινωνίες του μέλλοντος θα είναι όχι μόνο ταχύτερες, αλλά και αδύνατο να υποκλαπούν, εγκαινιάζοντας μια νέα εποχή στην ασφάλεια και την αξιοπιστία των πληροφοριών.
[via]
