„Mokslininkai, naudodami įprastus kompiuterius ir šviesolaidinius kabelius, kvantinę informaciją persiuntė rekordinį 158 mylių atstumą.
Tai pirmas kartas, kai koherentinis kvantinis ryšys – itin saugus duomenų perdavimo būdas – buvo pasiektas, naudojant esamą telekomunikacijų infrastruktūrą be brangaus kriogeninio aušinimo, kuris paprastai reikalingas.
„Mūsų įranga veikė šalia šviesolaidžių, kuriuos naudojame įprastam ryšiui, tiesiogine prasme palaidotų po keliais ir traukinių stotimis“, – sakė Mirko Pittaluga, fizikas ir pagrindinis trečiadienį žurnale „Nature“ paskelbto tyrimo, kuriame aprašomas darbas, autorius.
Technologijos integravimas į esamą infrastruktūrą, naudojant daugiausia standartinę įrangą yra labai svarbus, siekiant išplėsti kvantinio ryšio prieinamumą ir jo naudojimą, šifruojant informaciją, siekiant saugesnio duomenų perdavimo, teigia keli fizikai ir inžinieriai, kurie nedalyvavo tyrime.
„Tai beveik toks realus pasaulis, kokį tik galima įsivaizduoti“, – sakė Davidas Awschalomas, Čikagos universiteto fizikos ir molekulinės inžinerijos profesorius, kuris nedalyvavo naujame darbe. „Tai įspūdinga, gana graži demonstracija.“
Klasikinė skaitmeninė informacija internetu perduodama vienetais, vadinamais bitais, kurių fiksuotos vertės yra 1 arba 0. Tuo tarpu kvantinė informacija perduodama kubitais, kurie gali saugoti kelias vertes vienu metu, todėl kvantinis ryšys yra saugesnis.
Pitaluga ir jo kolegos iš „Toshiba Europe“ siuntė kvantinę informaciją iš įprastų kompiuterių, prijungtų prie telekomunikacijų tinklo duomenų centruose Vokietijos miestuose Kelyje ir Frankfurte, ir perdavė ją per detektorių trečiame duomenų centre, esančiame maždaug pusiaukelėje tarp jų Kirchfelde. Trijų vietų sistema leido grupei padidinti pranešimų siuntimo atstumą daugiau, nei 150 mylių – nepertraukiamą atstumą, kuris kada nors buvo pasiektas tik laboratorinėje aplinkoje.
Dirbant tokiais atstumais, pasak Awschalomo, kvantinė informacija gali būti siunčiama per ištisas didmiesčių zonas arba tarp netoliese esančių miestų, todėl tai naudinga ligoninėms ir kitoms įstaigoms, kurioms saugus ryšys yra nepaprastai svarbus.
Kitos grupės Jungtinėje Karalystėje ir JAV, įskaitant Pensilvanijos universiteto tyrėjus, taip pat dirba, siekdamos padidinti, kvantinio ryšio pasiekiamus, atstumus.
Pittaluga teigė, kad jo komandos darbas yra labai svarbus, sprendžiant problemą, kaip apsaugoti jautrius duomenis nuo įsilaužėlių.
Šiandien banko išrašai, sveikatos įrašai ir kiti, internetu perduodami, duomenys yra apsaugoti, naudojant matematiškai suformuluotus šifravimo raktus. Šie raktai yra vienintelė priemonė atrakinti duomenis ir apsaugoti juos nuo kibernetinių vagių. Įprastiems kompiuteriams šių raktų nulaužimas užtrunka nepraktiškai ilgai, tačiau kvantiniai kompiuteriai gali atlikti šią užduotį, o jiems tampant galingesniems, šifravimo raktai tampa pažeidžiami atakoms.
„Visą reikšmingą informaciją, esančią internete, galima pasiklausyti, įrašyti ir išsaugoti ateinantį dešimtmetį, o iššifruoti galima po daugelio metų“, – teigia Premas Kumaras, elektrotechnikos ir kompiuterių inžinerijos profesorius Šiaurės vakarų universitete, kuris nedalyvavo naujame darbe. „Tai vadinama „rinkti dabar ir iššifruoti vėliau“.
Pasak Pittaluga, vienas iš būdų išspręsti šią problemą yra kvantinė kriptografija, kuri remiasi kvantinės mechanikos fizika, o ne matematiniais algoritmais šifravimo raktams generuoti.
„Tikimybė, kad jie galės atkurti kvantinio rakto, kurio reikia norint iššifruoti informaciją, atvirkštinę inžineriją, yra nykstamai maža“, – teigia Awschalom.
Tačiau norint naudoti kvantinio šifravimo raktus, juos reikia sėkmingai paskirstyti reikšmingais atstumais – užduotis, kuri dešimtmečius trukdė tyrėjams už laboratorijos ribų.
Interneto ir telekomunikacijų infrastruktūra pagrįsta optinėmis skaidulomis, kurios perduoda šviesos impulsus, kuriuose yra fotonų. Klasikiniai informacijos bitai siunčiami, kaip vienas šviesos impulsas, nešantis dešimtis milijonų fotonų. Kvantinė informacija siunčiama vieno fotono pakuotėje.
Norint efektyviai aptikti pavienius fotonus, paprastai reikia superlaidžių detektorių, kurie turi būti kriogeniškai aušinami, naudojant skystą helį, iki itin žemos temperatūros, todėl ši technologija yra brangi.
Pittaluga ir kolegos iš „Toshiba“ šią problemą išsprendė, naudodami pigesnius detektorius, vadinamus lavinų fotodiodais, kurie kainuoja mažiau ir gali veikti kambario temperatūroje arba šiek tiek žemesnėje.“ [1]
1. U.S. News: Milestone Hit in Transmission of Data. Woodward, Aylin. Wall Street Journal
, Eastern edition; New York, N.Y.. 24 Apr 2025: A2.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą