স্টুটগার্ট ক্যাম্পাসে স্থাপিত ফাইবারে কোয়ান্টাম ডট থেকে এনট্যাঙ্গলমেন্ট-ভিত্তিক QKD চালিয়েছে

স্টুটগার্টের নেতৃত্বাধীন দল টেলিকম ব্যান্ডে রূপান্তরিত কোয়ান্টাম ডটের এনট্যাঙ্গলড ফোটন দিয়ে ১.৫৯ কিমি ক্যাম্পাস ফাইবারে ১৪.২ Mbit গোপন কি তৈরি করেছে।

এই পৃষ্ঠাটি ইংরেজি থেকে অনূদিত। কোম্পানি ও পণ্যের নাম এবং সূত্রের লিংক অপরিবর্তিত রয়েছে। ইংরেজিতে মূলটি পড়ুন

স্টুটগার্ট বিশ্ববিদ্যালয়ের নেতৃত্বে একটি দল আগে থেকে স্থাপিত একটি ফাইবার লিংকে এনট্যাঙ্গলমেন্ট-ভিত্তিক কোয়ান্টাম কি ডিস্ট্রিবিউশন (QKD) চালিয়েছে। বেশিরভাগ মাঠপর্যায়ের সিস্টেম যে ক্ষীণ লেজার বা নন-লিনিয়ার ক্রিস্টালের ওপর নির্ভর করে, তার বদলে এতে একটি সেমিকন্ডাক্টর কোয়ান্টাম ডটের ফোটন ব্যবহৃত হয়েছে। ২৭ অক্টোবর প্রকাশিত প্রিপ্রিন্ট Deployed entanglement-based BBM92 quantum key distribution using frequency-converted photons emitted by a quantum dot-এ ১৭ জন লেখক জানিয়েছেন, স্টুটগার্ট-ফাইহিংগেন (Vaihingen) ক্যাম্পাসে ২০৬ Hz গোপন কি হার ১৯ ঘণ্টা ধরে বজায় ছিল।

কী ঘোষণা করা হয়েছে

সারসংক্ষেপ অনুযায়ী লিংকটি ১.৫৯ কিমি স্থাপিত ফাইবারজুড়ে বিস্তৃত ছিল এবং মোট ১৪.২ Mbit গোপন কি তৈরি করেছে, যা দিয়ে দলটি একটি রঙিন ছবি এনক্রিপ্ট ও ডিক্রিপ্ট করেছে। Quantum Computing Report জানিয়েছে, জারল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয় এবং Leibniz IFW Dresden-ও এতে অংশ নিয়েছে, এবং ছবির এনক্রিপশনকে ওয়ান-টাইম প্যাড (one-time pad) হিসেবে বর্ণনা করেছে।

প্রযুক্তিগত বিবরণ

উৎসটি ড্রপলেট-এচড (droplet-etched) পদ্ধতিতে তৈরি গ্যালিয়াম আর্সেনাইড কোয়ান্টাম ডট, যা ১ GHz উত্তেজনা হারে প্রায় ৭৮০ nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পোলারাইজেশনে এনট্যাঙ্গলড ফোটন জোড়া নির্গত করে। এই তরঙ্গদৈর্ঘ্য সাধারণ টেলিকম ফাইবারে ভালোভাবে চলে না বলে দলটি কোয়ান্টাম ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তর ব্যবহার করে প্রতিটি জোড়ার একটি ফোটনকে পোলারাইজেশন এনট্যাঙ্গলমেন্ট বজায় রেখে টেলিকম ব্যান্ডে সরিয়েছে। QCR অনুযায়ী সর্বোচ্চ ৫০% অভ্যন্তরীণ দক্ষতার একটি Sagnac ধরনের কনভার্টার ফোটনগুলোকে ৭৭৯.৮ nm থেকে ১৫১৫ nm-এ সরিয়েছে।

QCR-এর জানানো অন্যান্য পরিসংখ্যান:

২৭৫ পিকোসেকেন্ডের কাকতালীয় উইন্ডোতে লক্ষ্য বেল অবস্থার তুলনায় ৯১.৪% ফিডেলিটি;
গবেষণাগারকে ক্যাম্পাসের অন্য প্রান্তের রিসিভার র‍্যাকের সঙ্গে যুক্তকারী ফাইবার লিংকে মোট ১.০৯ dB ক্ষতি, মোটরচালিত পোলারাইজেশন ট্র্যাকিংসহ;
গড় ৪.৭০% কোয়ান্টাম বিট ত্রুটির হারে ৫০৪ Hz কাঁচা কি হার এবং ২০৬ Hz গোপন কি হার, যা BBM92 প্রোটোকলের ১১% সীমার নিচে;
৫,০০০-বিট LDPC ব্লকে ত্রুটি সংশোধন এবং Toeplitz হ্যাশিংয়ে প্রাইভেসি অ্যামপ্লিফিকেশন।

QCR অনুযায়ী মোটরচালিত ওয়েভ প্লেট দিয়ে প্রতি ঘণ্টার পোলারাইজেশন পরীক্ষা পুরো ১৯ ঘণ্টা লিংকটিকে স্থিতিশীল রেখেছে, আর থ্রুপুটে সামান্য পতনের কারণ ছিল একটি সংকীর্ণ-ব্যান্ড ফিল্টারের তাপীয় বিচ্যুতি।

কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

কোয়ান্টাম ডট চাহিদামতো ফোটন নির্গত করতে পারে, ফলে লেজার ও ক্রিস্টাল উৎসে উজ্জ্বলতা এবং অনাকাঙ্ক্ষিত বহু-ফোটন নির্গমনের মধ্যে যে মৌলিক আপস থাকে, তা এড়ানো যায়। এদের দুর্বলতা এতদিন ছিল তরঙ্গদৈর্ঘ্য। লেখকদের মতে পরীক্ষাটি দেখায় যে উচ্চ-হারের উজ্জ্বল এনট্যাঙ্গলড-ফোটন উৎস, দক্ষ ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টার এবং পিকোসেকেন্ড নির্ভুলতার সময়-সমন্বয় একটি প্রকৃত স্থাপিত নেটওয়ার্কে একসঙ্গে কাজ করতে পারে—যা হাইব্রিড কোয়ান্টাম নেটওয়ার্কের দিকে একটি পদক্ষেপ।

যেদিকে নজর রাখতে হবে

ফলাফলগুলো এমন একটি প্রিপ্রিন্টে উপস্থাপিত যা এখনো পিয়ার রিভিউ হয়নি। দূরত্ব ক্যাম্পাস-পরিসরের। পরবর্তী প্রশ্ন হলো, পদ্ধতিটি শহর-পরিসরের দূরত্বে ও বহু-নোড নেটওয়ার্কে কার্যকর থাকে কি না, এবং উৎস ও কনভার্টারের দক্ষতা বাড়লে গোপন কি হার বাড়ে কি না।