Naukowcy z Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze opracowali technologię przesyłania splątanych fotonów przez światłowody, która może umożliwić integrację Internetu kwantowego i konwencjonalnego, zapewniając większe bezpieczeństwo i efektywne wykorzystanie istniejącej infrastruktury.
Zespół czterech badaczy z Instytutu Fotoniki Uniwersytetu Leibniza w Hanowerze opracował innowacyjny system nadajnik-odbiornik do przesyłania splątanych fotonów za pomocą światłowodu.
Ten przełom może umożliwić następnej generacji technologii telekomunikacyjnej, czyli Internetowi kwantowemu, kierowanie za pośrednictwem włókien optycznych. Internet kwantowy zapewnia metody szyfrowania odporne na podsłuchiwanie, których nawet przyszłe komputery kwantowe nie będą w stanie odszyfrować, zapewniając bezpieczeństwo infrastruktury krytycznej.
„Aby Internet kwantowy stał się rzeczywistością, musimy przesyłać splątane fotony za pośrednictwem sieci światłowodowych” – mówi prof. dr Michael Kues, dyrektor Instytutu Fotoniki i członek zarządu PhoenixD Cluster of Excellence na Uniwersytecie Leibniz w Hanowerze. „Chcemy także w dalszym ciągu wykorzystywać światłowody do konwencjonalnej transmisji danych. Nasze badania są ważnym krokiem w kierunku połączenia Internetu konwencjonalnego z Internetem kwantowym.”
W swoim eksperymencie naukowcy wykazali, że splątanie fotonów utrzymuje się nawet wtedy, gdy są one przesyłane razem z impulsem laserowym. „Za pomocą szybkiego sygnału elektrycznego możemy zmienić kolor impulsu lasera, tak aby odpowiadał kolorowi splątanych fotonów” – wyjaśnia Philip Rübeling, doktorant w Instytucie Fotoniki badający Internet kwantowy. „Dzięki temu efektowi możemy łączyć impulsy laserowe i splątane fotony tego samego koloru w światłowodzie i ponownie je rozdzielać”.
Postęp w sieciach hybrydowych
Efekt ten mógłby zintegrować konwencjonalny Internet z Internetem kwantowym. Do tej pory nie było możliwości zastosowania obu metod transmisji na kolor w światłowodzie. „Splątane fotony blokują kanał danych w światłowodzie, uniemożliwiając jego wykorzystanie do konwencjonalnej transmisji danych” – mówi Jan Heine, doktorant w grupie Kuesa.
Dzięki koncepcji zademonstrowanej po raz pierwszy w eksperymencie fotony można teraz przesyłać w tym samym kanale koloru, co światło lasera. Oznacza to, że wszystkie kanały kolorów można nadal wykorzystywać w konwencjonalnej transmisji danych. „Nasz eksperyment pokazuje, jak praktyczne wdrożenie sieci hybrydowych może zakończyć się sukcesem” – mówi prof. Michael Kues.
Odniesienie: „Kwantowa i spójna transmisja sygnału w kanale jednoczęstotliwościowym za pomocą elektrooptycznej techniki serrodyne” autorstwa Philipa Rübelinga, Jana Heinego, Roberta Johanninga i Michaela Kuesa, 26 lipca 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adn8907
