Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Dolaşıq fotonlar Evanstondan Çikaqoya qədər 24,4 km məsafədə yerləşdirilən lif üzərində paylanır. Fotonlardan biri ən müasir klassik rabitə sistemi və optik sinxronizasiya saatı ilə yayılmaq üçün dalğa uzunluğu bölmə multipleksasiyasıdır. BW, bant genişliyi; EPPS, dolaşıq foton cütü mənbəyi; MUX, dalğa bölünməsi multipleksatoru; OLS Tx (Rx), klassik optik xətt sistemi ötürücüsü (qəbuledici); SNSPD, superkeçirici nanotel tək foton detektoru; TDC, zamandan rəqəmsal çevirici; WR, Ağ Dovşan sinxronizatoru. Kredit: Optica Quantum (2026). DOI: 10.1364/opticaq.592786

Kvant məlumatları olduqca kövrəkdir. İnternet trafiki isə heç bir şey deyil. Lakin Şimal-Qərb Universitetinin alimləri eyni fiber-optik kabel daxilində dinc şəkildə birlikdə yaşaya biləcəklərini nümayiş etdiriblər.

Yeni bir araşdırmada, tədqiqatçılar dolaşıq fotonları Evanston və Çikaqonun mərkəzini birləşdirən 24,4 kilometrlik (15,2 mil) fiber-optik kabel vasitəsilə uğurla göndərdilər, eyni kabel isə eyni zamanda yüksək tutumlu internet trafiki daşıyırdı. Ənənəvi məlumatların axını arasında belə, kvant siqnalları olduqca toxunulmaz qaldı – dolaşıqlığı 94%-dən çox dəqiqliklə qorudu.

Kövrək kvant siqnallarının və güclü klassik məlumat axınlarının eyni optik lifi paylaşmasına imkan verməklə, əsər tamamilə yeni rabitə infrastrukturu tələb etmədən gələcək kvant şəbəkələrinin qurulması üçün praktik bir yol nümayiş etdirir.

Tədqiqat bazar ertəsi (20 iyul) tarixində Optica Quantum jurnalında dərc edilib . Bu, müasir kommersiya telekommunikasiya trafikini eyni vaxtda daşıyan bir lif üzərindən uzaq qovşaqlar arasında dolaşıqlıq paylanmasının ilk nümayişidir.

Tədqiqatın baş müəllifi, Northwestern-dən Prem Kumar bildirib ki, “Kvant siqnalları klassik siqnallarla müqayisədə çox, çox kiçikdir. Bu, fillərlə dolu bir yolda hərəkət edən qarışqa kimidir. Nəticələrimiz göstərir ki, fotonlar səyahətdən sağ çıxa və dolaşıq qala bilərlər.”

Kvant rabitəsi üzrə mütəxəssis olan Kumar, Şimal-Qərbin MakKormik Mühəndislik Məktəbində elektrik və kompüter mühəndisliyi professorudur və orada Fotonik Rabitə və Hesablama Mərkəzinə rəhbərlik edir. Kumarın tədqiqat qrupunun aspirantı Gina Talcott tədqiqatın ilk müəllifidir.

Niyə siqnallar bu qədər həssasdır

Məlumatı bit (0 və 1) kimi saxlayan bugünkü internetdən fərqli olaraq, kvant şəbəkələri kvant hesablamaları kontekstində kubitlər kimi kvant vəziyyətlərinə əsaslanır. Buraya kvant dolaşıqlığı, iki hissəciyin kvant vəziyyətlərinin aralarındakı məsafədən asılı olmayaraq ayrılmaz şəkildə bağlı olduğu bir xüsusiyyət daxildir.

Dolaşıq hissəciklər informasiya çatdırmaq üçün səyahət etmək əvəzinə, teleportasiya adlanan bir proses vasitəsilə kvant məlumatını fiziki olaraq daşımadan böyük məsafələrə kvant məlumatı mübadiləsinə kömək edə bilər . Bu yanaşma ultra sürətli və təhlükəsiz olsa da, eyni zamanda pozuntulara inanılmaz dərəcədə həssasdır. Hətta ən kiçik optik səs-küy belə məlumat daşıyan fotonları boğub apara bilər.

Kumar bildirib ki, “Optik rabitədə bütün siqnallar işığa çevrilir. Rabitə üçün ənənəvi siqnallar adətən milyonlarla işıq hissəciyindən ibarət olsa da, kvant məlumatı tək fotonlardan istifadə edir.”

Lifdə daha sakit bir zolaq

2024-cü ildə aparılan bir araşdırmada Kumar və əməkdaşları həssas fotonların sıx trafikdən uzaq durmasına kömək etmək üçün yeni bir yol kəşf etdilər. Fiber optik kabellər daxilində işığın necə səpələndiyini dərindən araşdırdıqdan sonra komanda fotonlarını yerləşdirmək üçün daha az izdihamlı işıq dalğa uzunluğu tapdı. Daha sonra onlar müntəzəm internet trafikindən gələn səs-küyü azaltmaq üçün xüsusi filtrlər əlavə etdilər. Yüksək sürətli internet trafiki ilə doldurulmuş 30 kilometr uzunluğunda (19 mil uzunluğunda) kabeldən istifadə edən laboratoriya təcrübələrində bu yanaşma işə yaradı.

Kumar dedi: “Həmin təcrübədə mümkün olanın sənətini göstərdik. 30 kilometrdən çox məsafədə faktiki kvant teleportasiyasına nail olduq, amma bu, laboratoriyada baş verdi. Daha çox realizm əlavə etmək və təcrübəni real dünyaya gətirmək istədik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Laboratoriya qurğusundan şəhər bağlantısına qədər

Yeni təcrübə üçün Kumar Northwestern-in Evanston kampusunda yerləşən laboratoriyasında dolaşıq foton cütləri yaratdı. Hər dolaşıq foton cütünün bir üzvü Evanstonda qaldı, digəri isə quraşdırılmış liflər vasitəsilə Çikaqonun mərkəzindəki Northwestern kampusundakı StarLight Beynəlxalq/Milli Rabitə Mübadiləsi Qurğusuna qədər 24,4 kilometr məsafə qət etdi. Fotonlar eyni lifi iki 800 giqabit/saniyəlik məlumat kanalı ilə, eləcə də tam yüklənmiş kommersiya əlaqəsini təmsil edən əlavə optik güclə paylaşdılar.

Kumar bildirib ki, “Lif potensial olaraq saniyədə 36 terabit sürətlə klassik məlumat ötürmək üçün kifayət qədər gücə malikdir. Bu, təxminən tək bir lif vasitəsilə eyni vaxtda yayımlanan 20 milyon YouTube videosuna bərabərdir.”

Sıx trafikin kvant fotonlarını üstələməsinin qarşısını almaq üçün Kumar və komandası fotonları optik spektrin daha sakit hissəsinə, O-zolaq adlanan hissəyə köçürdülər. Ənənəvi rabitə kommersiya sistemlərinin adətən işlədiyi C-zolaqla məhdudlaşdı.

Təcrübə iki fiziki cəhətdən ayrı məkan arasında aparıldığı üçün tədqiqatçılar şəbəkənin hər iki ucunu saniyənin trilyonda biri qədər sinxronlaşdırmağı da tələb etdilər. Ağ Dovşan adlı optik zamanlama sistemindən istifadə edərək , onlar pikosaniyə səviyyəli sinxronizasiyaya nail oldular . Bu dəqiqlik komandaya güclü fon trafikinə baxmayaraq, dolaşıq fotonların uyğun cütlərini real vaxt rejimində müəyyən etməyə imkan verdi.Gəliş vaxt fərqindəki sapmanın histoqramları. Müəllif: Optica Quantum (2026). DOI: 10.1364/opticaq.592786

Kumar və komandası dolaşıqlığın etibarlılığını 94%-dən yuxarı ölçdülər və klassik rabitə sisteminin təkrar istehsal edə bilməyəcəyi səviyyədə səyahətdən sağ çıxdığını təsdiqlədilər.

Növbəti maneə teleportasiyadır

Bu tədqiqat kvant texnologiyalarının mövcud telekommunikasiya sistemləri ilə inteqrasiyasına doğru daha geniş bir dəyişikliyin bir hissəsidir. Kumar və həmmüəllif Jordan Thomas bu yaxınlarda Optics & Photonics News üçün məqaləsində bu təkamülü araşdırdılar .

Daha sonra komanda real dünya telekommunikasiya şəbəkəsi üzərindən uzaq qovşaqlar arasında kvant teleportasiyası həyata keçirməyi planlaşdırır. Kumar artıq öz laboratoriyasında teleportasiya həyata keçirsə də, bunu kommersiya trafiki daşıyan metropoliten fiber üzərindən nümayiş etdirmək istəyir.

Kumar dedi: “Biz böyük bir körpüdən keçdik və bununla da dolaşıqlıq paylamasını edə biləcəyimizi göstərdik. Lakin teleportasiyada iki addım var. Əvvəlcə dolaşıqlığı paylamalısınız. Sonra məlumatı ötürməlisiniz. Hər addım getdikcə daha mürəkkəb və çətindir, amma biz bunun mümkün olduğunu göstəririk.”

Daha çox məlumat

Gina M. Talcott və digərləri, Uzaqdan, sinxronlaşdırılmış qovşaqları birləşdirən real dünya fiber üzərindən yüksək sürətli, genişzolaqlı klassik optik rabitə ilə birlikdə mövcud olan kvant dolaşıqlıq paylanması, Optica Quantum (2026). DOI: 10.1364/opticaq.592786

Əsas anlayışlar

İnformasiya və kommunikasiya nəzəriyyəsiKvant rabitəsi, protokollar və texnologiyaKvant korrelyasiyaları, təməlləri və formalizm

Şimal-Qərb Universiteti tərəfindən təmin edilir