Stuttgart yaendesha QKD inayotegemea ufungamano kutoka kwa nukta ya kwantamu kupitia nyuzi za kampasi

Timu inayoongozwa na Stuttgart ilizalisha Mbit 14.2 za ufunguo wa siri kupitia km 1.59 za nyuzi za kampasi kwa fotoni zilizofungamana za nukta ya kwantamu zilizobadilishwa kwenda bendi ya mawasiliano.

Ukurasa huu umetafsiriwa kutoka Kiingereza. Majina ya kampuni na bidhaa pamoja na viungo vya vyanzo hayajabadilishwa. Soma asili kwa Kiingereza

Timu inayoongozwa na Chuo Kikuu cha Stuttgart imeendesha usambazaji wa ufunguo wa kwantamu (QKD) unaotegemea ufungamano (entanglement) kupitia kiungo cha nyuzi za mwanga kilichokwisha kuwekwa, kwa kutumia fotoni kutoka kwa nukta ya kwantamu ya semikondakta badala ya leza zilizofifishwa au fuwele zisizo za mstari ambazo mifumo mingi ya uwandani hutegemea. Katika chapisho la awali Deployed entanglement-based BBM92 quantum key distribution using frequency-converted photons emitted by a quantum dot lililotolewa tarehe 27 Oktoba, waandishi 17 wanaripoti kiwango cha ufunguo wa siri cha Hz 206 kilichodumishwa kwa saa 19 katika kampasi ya Stuttgart-Vaihingen.

Kilichotangazwa

Kwa mujibu wa muhtasari, kiungo kilihusisha km 1.59 za nyuzi zilizowekwa na kilizalisha jumla ya Mbit 14.2 za ufunguo wa siri, ambao timu iliutumia kusimba na kusimbua picha ya rangi. Quantum Computing Report inaripoti kuwa Chuo Kikuu cha Saarland na Leibniz IFW Dresden pia walishiriki, na inaeleza usimbaji wa picha hiyo kuwa one-time pad.

Maelezo ya kiufundi

Chanzo ni nukta ya kwantamu ya galiamu arsenidi iliyotengenezwa kwa mbinu ya droplet-etched; hutoa jozi za fotoni zilizofungamana kwa upolarishaji katika urefu wa wimbi wa takriban nm 780 kwa kasi ya msisimko ya GHz 1. Kwa kuwa urefu huu wa wimbi hausafiri vizuri katika nyuzi za kawaida za mawasiliano, timu ilitumia ubadilishaji wa masafa ya kwantamu kuhamisha fotoni moja ya kila jozi kwenda bendi ya mawasiliano huku ikihifadhi ufungamano wa upolarishaji. Kwa mujibu wa QCR, kibadilishaji cha aina ya Sagnac chenye ufanisi wa ndani wa hadi asilimia 50 kilihamisha fotoni kutoka nm 779.8 hadi nm 1515.

Takwimu nyingine zilizoripotiwa na QCR:

uaminifu wa asilimia 91.4 dhidi ya hali lengwa ya Bell ndani ya dirisha la sadfa la pikosekunde 275;
upotevu wa jumla wa dB 1.09 kwenye kiungo cha nyuzi kinachounganisha maabara na rafu ya kupokea katika sehemu nyingine ya kampasi, chenye ufuatiliaji wa upolarishaji wa kimota;
kiwango cha ufunguo ghafi cha Hz 504 na cha ufunguo wa siri cha Hz 206 kwa kiwango cha wastani cha hitilafu za biti za kwantamu cha asilimia 4.70, chini ya kizingiti cha asilimia 11 kwa itifaki ya BBM92;
urekebishaji wa hitilafu kwa vitalu vya LDPC vya biti 5,000 na ukuzaji wa faragha kwa hashing ya Toeplitz.

Kwa mujibu wa QCR, ukaguzi wa upolarishaji kila saa kwa vibao vya wimbi vya kimota uliweka kiungo katika hali thabiti kwa saa zote 19, huku upungufu mdogo wa upitishaji ukihusishwa na mabadiliko ya joto kwenye kichujio cha bendi nyembamba.

Kwa nini ni muhimu

Nukta za kwantamu zinaweza kutoa fotoni pale zinapohitajika, hivyo kuepuka maelewano ya msingi kati ya mwangaza na utoaji usiotakiwa wa fotoni nyingi yaliyopo kwenye vyanzo vya leza na fuwele. Udhaifu wao umekuwa urefu wa wimbi. Kwa mujibu wa waandishi, jaribio linaonyesha kuwa chanzo angavu cha fotoni zilizofungamana chenye kasi ya juu, kibadilishaji bora cha masafa na usawazishaji wa muda wenye usahihi wa pikosekunde vinaweza kufanya kazi pamoja katika mtandao halisi wa uwandani—hatua kuelekea mitandao mseto ya kwantamu.

Mambo ya kufuatilia

Matokeo yamewasilishwa katika chapisho la awali ambalo bado halijapitiwa na wataalamu wenzao. Umbali ni wa kiwango cha kampasi. Maswali yanayofuata ni iwapo mbinu hii itaendelea kufanya kazi kwa umbali wa kiwango cha jiji na katika mitandao yenye nodi nyingi, na iwapo kiwango cha ufunguo wa siri kitaongezeka kadiri ufanisi wa chanzo na kibadilishaji unavyoboreka.