Kvanttitiedonsiirtoa nykyisissä kuituverkoissa

Kun kaksi fotonia on lomittunut, toinen polarisaatioon ja toinen kiertoradan kulmaliikkeeseen - kiertyneeseen valoon ja ohjaamalla polarisaatiofotoni kuituun ja pitämällä kiertynyttä valoa ilmassa, moniulotteinen lomittunut siirto on mahdollista jopa yksimuotokuidun yli.

Ryhmä University of the Witwatersrandin ja Huazhang University of Science and Technologyn tutkijoita osoittavat, että moniulotteinen kvanttiviestintä on mahdollista nykyisissä kuituverkoissa.

Wits:in professori Andrew Forbes johtama ryhmä osoitti, että kiertyneen valon useita kvanttimalleja voidaan siirtää tavanomaisen kuitulinkin kautta.

Tutkimus avaa tavan turvalliselle dataliikenteelle kuituverkoissa, käyttämällä valon useita ulottuvuuksia. Yhdistettynä lomittuneen kvanttivalon ominaisuuksiin tämä tiedonsiirto voidaan nyt toteuttaa myös erittäin turvallisella tavalla, mikä ei aikaisemmin ollut mahdollista.

"Pohjimmiltaan tutkimus esittelee viestinnän käsitteen nykyisissä kuituverkoissa moniulotteisten lomittuneiden tilojen avulla ja yhdistää olemassa olevien polarisoituneiden fotonien kvanttiviestinnän edut korkean ulottuvuuden viestinnän kanssa valomallien avulla", Forbes sanoo yliopistonsa tiedotteessa.

Käyttämällä kvantti-informaation siirrossa vain kubitteja (2D-kvanttitilat), kapasiteetti on rajoitettu, mutta nyt esitettyjen tilojen käyttöön saaminen on helppoa kuitulinkkien kautta käyttämällä polarisaatiota koodauksen vapausasteena.

Valon tilallinen kuvio on toinen vapausaste, jonka etuna on korkeaulotteinen koodaus. Vaikka viestinnässä voidaan käyttää monia valokuvioita, tämä vaatii mukautetun valokuitukaapelin, joten se ei sovellu jo olemassa oleviin kuituverkkoihin.

"Tiimimme löysi uuden tavan tasapainottaa näitä kahta ääripäätä yhdistämällä polarisaatiokubitteja korkean ulottuvuuden tilamuotoihin moniulotteisten hybridien kvanttitilojen luomiseksi", toteaa tohtoritutkija Isaac Nape.

"Temppu oli kiertää yksi fotoni polarisaatiossa ja kiertää toista kuviossa muodostaen "spiraalimaista valoa", joka on lomittunut kahteen vapausasteeseen", Forbes toteaa. ”Koska polarisoituneessa fotonissa on vain yksi kuvio, se voitiin lähettää yksimuotokuituun, kun taas kiertyneen valon fotoni voitiin mitata ilman kuitua ja näin päästen moniulotteisiin kiertyneisiin kuvioihin vapaassa tilassa. Nämä kiertymiset kantavat kiertoradan kulmavaikutusta (tai spiniä), mikä on lupaava ehdokas Informaation koodaamiseen."

”Tämän uuden lähestymistavan seurauksena on, että kuidussa voidaan käyttää useita valokuvioita, mutta vain kahta kerrallaan. Tietyllä tavalla se on kompromissi yksinkertaisten 2D-lähestymistapojen ja todellisten korkeaulotteisten lähestymistapojen välillä", Forbes kertoo.

Tärkeää on, että korkeaulotteiset tilat eivät sovellu siirtoon tavanomaisten kuituverkkojen kautta, kun taas tämä uusi lähestymistapa mahdollistaa vanhojen verkkojen käytön.

Aiheesta aiemmin: Kvanttitilan siirto ja kvantti-internetti