स्टटगार्ट ने परिसर में बिछे फ़ाइबर पर क्वांटम डॉट से एंटैंगलमेंट-आधारित QKD चलाया

स्टटगार्ट विश्वविद्यालय के नेतृत्व वाली एक टीम ने पहले से बिछे फ़ाइबर लिंक पर एंटैंगलमेंट-आधारित क्वांटम की डिस्ट्रीब्यूशन (QKD) चलाया है। इसमें ज़्यादातर फ़ील्ड सिस्टम में इस्तेमाल होने वाले क्षीण लेज़र या नॉन-लीनियर क्रिस्टल के बजाय एक सेमीकंडक्टर क्वांटम डॉट से निकले फ़ोटॉन इस्तेमाल हुए। 27 अक्टूबर को प्रकाशित प्रीप्रिंट Deployed entanglement-based BBM92 quantum key distribution using frequency-converted photons emitted by a quantum dot में 17 लेखक बताते हैं कि स्टटगार्ट-फ़ाइहिंगेन (Vaihingen) परिसर में 206 Hz की गुप्त कुंजी दर 19 घंटे तक बनी रही।

क्या घोषणा हुई

सारांश के अनुसार यह लिंक 1.59 किमी बिछे फ़ाइबर पर फैला था और इसने कुल 14.2 Mbit गुप्त कुंजी बनाई, जिससे टीम ने एक रंगीन छवि को एन्क्रिप्ट और डिक्रिप्ट किया। Quantum Computing Report के अनुसार ज़ारलैंड विश्वविद्यालय और Leibniz IFW Dresden भी इस काम में शामिल थे, और वह छवि एन्क्रिप्शन को वन-टाइम पैड (one-time pad) बताता है।

तकनीकी विवरण

स्रोत ड्रॉपलेट-एच्ड (droplet-etched) विधि से बना गैलियम आर्सेनाइड क्वांटम डॉट है, जो 1 GHz उत्तेजन दर पर लगभग 780 nm तरंगदैर्ध्य पर ध्रुवण में उलझे फ़ोटॉन युग्म उत्सर्जित करता है। चूँकि यह तरंगदैर्ध्य मानक टेलीकॉम फ़ाइबर में ठीक से नहीं चलता, टीम ने क्वांटम फ़्रीक्वेंसी रूपांतरण से हर जोड़े के एक फ़ोटॉन को ध्रुवण-एंटैंगलमेंट बनाए रखते हुए टेलीकॉम बैंड में पहुँचाया। QCR के अनुसार 50% तक आंतरिक दक्षता वाले Sagnac प्रकार के कनवर्टर ने फ़ोटॉनों को 779.8 nm से 1515 nm पर स्थानांतरित किया।

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QCR द्वारा बताए गए अन्य आँकड़े:

• 275 पिकोसेकंड की संयोग विंडो में लक्षित बेल अवस्था के सापेक्ष 91.4% फ़िडेलिटी;
• प्रयोगशाला को परिसर में दूसरी जगह स्थित रिसीवर रैक से जोड़ने वाले फ़ाइबर लिंक पर कुल 1.09 dB हानि, मोटरचालित ध्रुवण ट्रैकिंग के साथ;
• 4.70% की औसत क्वांटम बिट त्रुटि दर पर 504 Hz कच्ची कुंजी दर और 206 Hz गुप्त कुंजी दर, जो BBM92 प्रोटोकॉल की 11% सीमा से नीचे है;
• 5,000-बिट LDPC ब्लॉकों से त्रुटि सुधार और Toeplitz हैशिंग से प्राइवेसी एम्प्लिफ़िकेशन।

QCR के अनुसार मोटरचालित वेव प्लेटों से हर घंटे की ध्रुवण जाँच ने लिंक को पूरे 19 घंटे स्थिर रखा, और थ्रूपुट में मामूली गिरावट एक संकीर्ण-बैंड फ़िल्टर में ऊष्मीय विचलन के कारण थी।

यह क्यों मायने रखता है

क्वांटम डॉट माँग पर फ़ोटॉन उत्सर्जित कर सकते हैं, जिससे लेज़र और क्रिस्टल स्रोतों में चमक और अवांछित बहु-फ़ोटॉन उत्सर्जन के बीच का मूलभूत समझौता टल जाता है। उनकी कमज़ोरी अब तक तरंगदैर्ध्य रही है। लेखकों के अनुसार यह प्रयोग दिखाता है कि उच्च दर वाला चमकीला उलझे-फ़ोटॉन स्रोत, कुशल फ़्रीक्वेंसी कनवर्टर और पिकोसेकंड सटीकता वाला समय-समन्वय एक वास्तविक बिछे नेटवर्क में साथ काम कर सकते हैं—जो हाइब्रिड क्वांटम नेटवर्क की ओर एक क़दम है।

आगे किन बातों पर नज़र रखें

नतीजे एक ऐसे प्रीप्रिंट में प्रस्तुत हैं जिसकी अभी पीयर रिव्यू नहीं हुई है। दूरी परिसर स्तर की है। अगले सवाल ये हैं कि क्या यह तरीक़ा शहर-स्तरीय दूरियों और बहु-नोड नेटवर्क में भी काम करेगा, और क्या स्रोत और कनवर्टर की दक्षता बढ़ने के साथ गुप्त कुंजी दर बढ़ेगी।