Fisikawan dari Universitas Toronto, Osaka, dan Toyama mempresentasikan konsep repeater kuantum yang tidak menggunakan sel memori kuantum dan
mampu beroperasi pada suhu kamar. Di masa depan, itu akan memungkinkan implementasi jaringan kuantum skala besar.
Kami memberi tahu Anda apa inovasi itu.
/ PxHere / PDApa perbedaan antara repeater kuantum baru
Informasi dalam jaringan kuantum dikodekan dalam foton. Namun, mengirim mereka jarak jauh melalui serat cukup sulit. Lebih dari 90% partikel
hilang dalam kabel yang panjangnya melebihi 50 km. Untuk meningkatkan jarak transmisi yang efektif, para ilmuwan dan insinyur sedang mengerjakan repeater kuantum. Mereka membantu mencegah kehilangan foton melalui kabel serat optik. Namun, perangkat yang ada menggunakan sel memori kuantum, seperti perangkap ion, yang stabil hanya dengan pendinginan yang kuat.
Keputusan semacam itu
pertama-tama mendekode informasi yang dikirimkan, dan kemudian menyandikannya lagi untuk pengiriman lebih jauh ke bawah rantai. Pendekatan ini menciptakan potensi kerentanan bagi penyerang yang dapat mencegat informasi di situs yang disusupi.
Sebuah tim fisikawan dan insinyur, yang dipimpin oleh Profesor Hoi-Kwong Lo, berhasil menyelesaikan masalah ini. Mereka menunjukkan kelayakan menerapkan repeater foton yang tidak memerlukan transformasi "menengah". Perhatikan bahwa para peneliti
mengusulkan konsep perangkat kembali pada tahun 2015, dan pada awal 2019 mereka dapat membuktikannya secara eksperimental.
Dalam hal ini, memori kuantum
digantikan oleh keadaan grafik fotonik. Dua komputer yang terletak di ujung yang berlawanan dari koneksi serat optik
menghasilkan keterikatan kuantum antara foton mereka. Setelah mereka segera mengirim banyak foton ke repeater. Dalam pengulang, partikel-partikel ini direpresentasikan sebagai grafik di mana
setiap qubit adalah sebuah simpul. Kemudian,
pengukuran status Bell dilakukan pada foton. Hasil pengukuran
adalah desain partikel dalam keadaan terjerat.
Manfaat dan Tantangan
Repeater optik dapat memberikan transmisi foton pada jarak yang jauh lebih besar - pengirim dan penerima
dapat berjarak 800 kilometer dari satu sama lain. Dalam hal ini, repeater tetap beroperasi pada suhu kamar.
Untuk mencapai hasil seperti itu dalam jaringan, diperlukan untuk menggunakan detektor optik yang sangat sensitif,
efisiensi kuantum yang akan melebihi 60%. Dari perangkat yang ada, hanya sedikit yang mampu menghasilkan indikator seperti itu, sementara yang mampu
mahal .
Terlepas dari kekurangannya, para pengembang berharap repeater optik baru akan menjadi tautan yang pada akhirnya akan memungkinkan penyatuan komputer kuantum individual dan penciptaan Internet kuantum yang aman. Menurut prinsip-prinsip mekanika kuantum, ketika mengukur karakteristik foton, ia mengubah kondisinya. Jika seseorang mencoba menguping di jaringan kuantum, maka upaya ini akan segera diketahui dan foton akan "runtuh".
Perhatikan bahwa dengan munculnya Internet kuantum, para ilmuwan di dunia harus menyelesaikan sejumlah masalah lain. Menurut sebuah
penelitian baru-baru
ini oleh staf Universitas George Washington, peretas dapat mengganggu transmisi informasi dalam jaringan kuantum dengan "mencampur" lalu lintas pihak ketiga ke dalam sistem foton terjerat. Belum ada perlindungan terhadap jenis serangan ini, tetapi para insinyur berencana untuk bekerja ke arah ini.
/ Flickr / Nick Harris / CC BY-NDApa lagi yang sedang dilakukan untuk mengimplementasikan internet kuantum
Sejumlah peneliti sedang mengerjakan repeater dengan perangkap ion. Bahan-bahan baru sedang dikembangkan untuk mereka, misalnya,
berlian buatan, yang digunakan untuk penyimpanan dan transfer qubit. Berlian sintetis dapat berfungsi sebagai penyimpan kuantum karena cacat pada kisi karbon. Di dalamnya, dua atom karbon digantikan oleh atom sewenang-wenang dan "ruang kosong".
Pekerjaan juga sedang dilakukan pada algoritma koreksi kesalahan. Mereka mengkodekan keadaan kuantum foton sedemikian rupa sehingga ketika satu atau lebih partikel hilang selama transmisi sinyal, informasi dari mereka dapat dipulihkan. Diusulkan untuk menggunakan beberapa metode untuk koreksi kesalahan, misalnya,
algoritma Shore ,
pengkodean Stein , prinsip
paritas kuantum, dan lain-lain.
Semua teknologi yang disajikan masih dalam tahap awal pengembangan. Karena itu, masih terlalu dini untuk mengatakan bahwa beberapa di antaranya pasti akan digunakan di Internet kuantum. Namun, jaringan uji sudah mulai muncul: dalam lima tahun ke depan, stasiun repeater kuantum
direncanakan akan dibangun di Inggris. Negara-negara lain kemungkinan akan mengambil inisiatif.
Apa yang kami tulis di blog perusahaan:
Posting baru dari blog di Habré: