Kohti kvantti-internetiä ja kvanttiviestintää

Stony Brookin yliopiston tutkimusryhmä on osoittanut kvanttimuistien verkoston, joka osoittaa toimintakykynsä huoneenlämpötilassa.

Kokeissaan he osoittivat, että optisten kubittien tallennus- ja hakuprosessi huoneenlämpöisiin kvanttimuisteihin ei merkittävästi vääristä yhteistä interferenssiprosessia ja mahdollistaa muistiavusteisen lomittumisen vaihtamisen, protokollan, joka jakaa lomittumisen pitkille etäisyyksille, ja on siten avain toimivan kvanttitoistimien rakentamiseksi.

"Uskomme, että tämä on poikkeuksellinen askel kohti elinkelpoisten kvanttitoistimien ja kvantti-internetin kehitystä", sanoo johtava kirjoittaja Eden Figueroa.

Tutkijat ovat jo patentoineet lähestymistapansa. He saivat Yhdysvaltain patentteja, jotka koskivat kvanttitallennusta huoneenlämmössä ja korkean toistotaajuuden kvanttitoistimia

MIT:n ja Cambridgen yliopiston tutkijat ovat puolestaan rakentaneet ja testanneet pienen rakenteen, joka voisi mahdollistaa nopean ja tehokkaan kvantti-informaation siirron suurilla etäisyyksillä.

Kvantti-informaatio on herkkää ympäristön kohinalle mutta toisaalta kubittien on kuitenkin oltava vahvasti vuorovaikutuksessa fotonien kanssa, jotka ovat avainasemassa informaation kuljettamisessa etäisyyksillä.

Nyt MIT:n ja Cambridgen tutkijat mahdollistavat tämän pujottelun integroimalla kaksi erilaista kubittia, jotka toimivat samanaikaisesti informaation tallentamiseksi ja välittämiseksi.

"Tämä on kriittinen askel, koska se osoittaa, että elektroniset ja ydinkubitit voidaan integroida mikrosiruun. Tämä integraatio vastaa tarpeeseen säilyttää kvantti-informaatio pitkien etäisyyksien päähän samalla kun säilytetään vahva vuorovaikutus fotonien kanssa”, toteaa MIT:n apulaisprofessori Dirk Englund.

LG Electronicsin tutkijat ovat julkistaneet uuden protokollan täysin kvanttitoimiselle tiedonsiirrolle. Kyseessä on nyt yksittäisiin fotoneihin perustuva kvanttiturvallinen suora kommunikaatio aika- ja vaihemoodin asteita hyödyntäen.

Tällä hetkellä tutkitaan erilaisiakvanttisuojattuja viestintämenetelmiä, ja edustavia protokollia ovat kvanttiavainjakelu (QKD), kvanttisalaisuuden jakaminen (QSS) ja kvanttisuojattu suora viestintä. (QSDC).

Kahden vuosikymmenen aikana siitä, kun QSDC esiteltiin ensimmäisen kerran, sitä on tutkittu aktiivisesti sekä teoreettisissa että kokeellisissa verkoissa.

QSDC on protokolla jossa ei eroteta viestin ja salaisen avaimen lähetysprosessia, kuten QKD:ssa, vaan salainen viesti lähetetään suoraan kvanttikanavan kautta ilman salaista avainta. Lisäksi QSDC takaa turvallisuuden soveltamalla identtisiä kvantti-ilmiöitä, kuten ei-kloonauslausetta ja epävarmuusperiaatetta aivan kuin QKD.

Tutkijoiden mukaa heidän ehdotuksensa voi taata korkeamman turvallisuuden ja suuremmat siirtonopeudet perinteiseen DL04 QSDC:hen verrattuna.

Aiheista aiemmin:

Tehostusta kvantti-internetille

Todella turvallista tiedonsiirtoa