اشٹٹگارٹ نے کیمپس میں بچھے فائبر پر کوانٹم ڈاٹ سے اینٹینگلمنٹ پر مبنی QKD چلایا

اشٹٹگارٹ کی قیادت میں ٹیم نے ٹیلی کام بینڈ میں تبدیل کیے گئے کوانٹم ڈاٹ کے الجھے فوٹانز سے 1.59 کلومیٹر کیمپس فائبر پر 14.2 Mbit خفیہ کلید بنائی۔

یہ صفحہ انگریزی سے ترجمہ کیا گیا ہے۔ کمپنیوں اور مصنوعات کے نام اور ماخذ کے روابط تبدیل نہیں کیے گئے۔ اصل متن انگریزی میں پڑھیں

اشٹٹگارٹ یونیورسٹی کی قیادت میں ایک ٹیم نے پہلے سے بچھے ہوئے فائبر لنک پر اینٹینگلمنٹ پر مبنی کوانٹم کی ڈسٹری بیوشن (QKD) چلایا ہے۔ اس میں زیادہ تر فیلڈ نظاموں میں استعمال ہونے والے کمزور کیے گئے لیزرز یا نان لینیئر کرسٹلز کے بجائے ایک سیمی کنڈکٹر کوانٹم ڈاٹ کے فوٹان استعمال ہوئے۔ 27 اکتوبر کو شائع ہونے والے پری پرنٹ Deployed entanglement-based BBM92 quantum key distribution using frequency-converted photons emitted by a quantum dot میں 17 مصنفین بتاتے ہیں کہ اشٹٹگارٹ-فائہنگن (Vaihingen) کیمپس پر 206 Hz کی خفیہ کلید کی شرح 19 گھنٹے تک برقرار رہی۔

کیا اعلان کیا گیا

خلاصے کے مطابق لنک 1.59 کلومیٹر بچھے فائبر پر مشتمل تھا اور اس نے مجموعی طور پر 14.2 Mbit خفیہ کلید بنائی، جس سے ٹیم نے ایک رنگین تصویر کو انکرپٹ اور ڈی کرپٹ کیا۔ Quantum Computing Report کے مطابق زارلینڈ یونیورسٹی اور Leibniz IFW Dresden بھی اس کام میں شریک تھے، اور وہ تصویر کی انکرپشن کو ون ٹائم پیڈ (one-time pad) قرار دیتا ہے۔

تکنیکی تفصیلات

ماخذ ڈراپلٹ ایچڈ (droplet-etched) طریقے سے بنا گیلیم آرسینائیڈ کوانٹم ڈاٹ ہے، جو 1 GHz کی تحریکی شرح پر تقریباً 780 nm طولِ موج پر پولرائزیشن میں الجھے فوٹان جوڑے خارج کرتا ہے۔ چونکہ یہ طولِ موج معیاری ٹیلی کام فائبر میں اچھی طرح سفر نہیں کرتی، اس لیے ٹیم نے کوانٹم فریکوئنسی کنورژن کے ذریعے ہر جوڑے کے ایک فوٹان کو پولرائزیشن اینٹینگلمنٹ برقرار رکھتے ہوئے ٹیلی کام بینڈ میں منتقل کیا۔ QCR کے مطابق 50 فیصد تک اندرونی کارکردگی والے Sagnac طرز کے کنورٹر نے فوٹانز کو 779.8 nm سے 1515 nm پر منتقل کیا۔

QCR کے بتائے گئے دیگر اعداد و شمار:

275 پیکو سیکنڈ کی اتفاقی کھڑکی میں ہدف بیل حالت کے مقابلے میں 91.4 فیصد فیڈیلیٹی؛
لیبارٹری کو کیمپس کے دوسرے حصے میں موجود ریسیور ریک سے جوڑنے والے فائبر لنک پر کل 1.09 dB نقصان، موٹر سے چلنے والی پولرائزیشن ٹریکنگ کے ساتھ؛
4.70 فیصد اوسط کوانٹم بٹ ایرر ریٹ پر 504 Hz خام کلید کی شرح اور 206 Hz خفیہ کلید کی شرح، جو BBM92 پروٹوکول کی 11 فیصد حد سے کم ہے؛
5,000 بٹ کے LDPC بلاکس سے غلطی کی اصلاح اور Toeplitz ہیشنگ سے پرائیویسی ایمپلیفیکیشن۔

QCR کے مطابق موٹر سے چلنے والی ویو پلیٹس کے ذریعے ہر گھنٹے پولرائزیشن کی جانچ نے پورے 19 گھنٹے لنک کو مستحکم رکھا، جبکہ تھروپٹ میں معمولی کمی ایک تنگ بینڈ فلٹر کے حرارتی انحراف کی وجہ سے تھی۔

یہ کیوں اہم ہے

کوانٹم ڈاٹس طلب پر فوٹان خارج کر سکتے ہیں، جس سے لیزر اور کرسٹل ذرائع میں چمک اور ناپسندیدہ کثیر فوٹان اخراج کے درمیان بنیادی سمجھوتہ ختم ہو جاتا ہے۔ ان کی کمزوری اب تک طولِ موج رہی ہے۔ مصنفین کے مطابق یہ تجربہ دکھاتا ہے کہ تیز رفتار روشن الجھے فوٹان کا ماخذ، مؤثر فریکوئنسی کنورٹر اور پیکو سیکنڈ درستگی کی وقت ہم آہنگی ایک حقیقی بچھے ہوئے نیٹ ورک میں مل کر کام کر سکتے ہیں—جو ہائبرڈ کوانٹم نیٹ ورکس کی جانب ایک قدم ہے۔

آگے کیا دیکھنا ہے

نتائج ایک ایسے پری پرنٹ میں پیش کیے گئے ہیں جس کا ابھی ہم مرتبہ جائزہ نہیں ہوا۔ فاصلہ کیمپس کی سطح کا ہے۔ اگلے سوالات یہ ہیں کہ کیا یہ طریقہ شہر کی سطح کے فاصلوں اور کثیر نوڈ نیٹ ورکس میں کام کرتا رہے گا، اور کیا ماخذ اور کنورٹر کی کارکردگی بہتر ہونے کے ساتھ خفیہ کلید کی شرح بڑھے گی۔