🟠 توزیع کلید کوانتومی در یک شبکه ترکیبی هوا و فیبر تا مسافت ۱۸ کیلومتر با موفقیت آزمایش شد

🔸 پژوهشگران در #ایتالیا برای نخستین بار در این آزمایش، توزیع کلید کوانتومی را در یک مسیر ترکیبی شامل ۱۸ کیلومتر انتشار آزاد در هوا و سپس فیبر نوری به‌صورت میدانی آزمایش کردند. اهمیت کار در این است که شبکه‌های کوانتومی آینده احتمالاً نمی‌توانند فقط به یک نوع بستر ارتباطی متکی باشند و باید بتوانند میان فیبر نوری، لینک‌های هوایی و در نهایت لینک‌های ماهواره‌ای جابه‌جا شوند.

🔹در این آزمایش، فرستنده‌ای در منطقه Colli Euganei در شمال‌شرقی ایتالیا، سیگنال کوانتومی را از طریق یک لینک نوری آزاد به طول ۱۸ کیلومتر به یک ایستگاه زمینی نوری در دانشگاه پادوا ارسال کرد. سپس سیگنال وارد یک فیبر نوری تک‌مد شد و حدود ۵۰۰ متر دیگر تا گیرنده QKD حرکت کرد. بنابراین مسیر ارتباطی عملاً از دو محیط کاملاً متفاوت تشکیل شده بود: ابتدا فضای آزاد و سپس فیبر نوری.

🔸چالش اصلی بخش هوایی، تلاطم جوی بود. تغییرات دما و چگالی هوا باعث می‌شود ضریب شکست هوا در طول مسیر تغییر کند و در نتیجه پرتو لیزر دچار تغییر مسیر، پراکندگی و نوسان شود. این مسئله برای QKD بسیار مهم است، زیرا آشکارسازی فوتون‌های بسیار ضعیف باید در مسیر دقیق نوری انجام شود. پژوهشگران برای مقابله با این مشکل از اپتیک تطبیقی (Adaptive Optics) استفاده کردند؛ مجموعه‌ای از تجهیزات که شکل یا جهت جبهه موج نور را به‌صورت لحظه‌ای اصلاح می‌کند تا پرتو پس از عبور از جو همچنان به‌درستی وارد گیرنده شود.

🔹سامانه در این آزمایش توانست با وجود افت کل کانال حدود ۳۰ دسی‌بل، کلیدهای رمزنگاری تولید کند. افت ۳۰ دسی‌بل به این معناست که تنها حدود یک‌هزارم توان نوری اولیه در نهایت باقی می‌ماند. با استفاده از آشکارسازهای ابررسانای با بازده بالا، نرخ متوسط تولید کلید امن حدود ۱۰۰۰ بیت بر ثانیه بود؛ در حالی که با آشکارسازهای فشرده و دمای اتاق، این نرخ به حدود ۲۰۰ بیت بر ثانیه رسید. این مقایسه اهمیت زیادی دارد، زیرا آشکارسازهای ابررسانا عملکرد بالاتری دارند، اما به تجهیزات سرمایشی پیچیده نیاز دارند؛ در مقابل، آشکارسازهای دمای اتاق برای استقرار عملی بسیار ساده‌تر هستند.

🔸این آزمایش همچنین از تجهیزات تجاری QKD مبتنی بر پروتکل BB84 در طول موج مخابراتی حدود ۱۵۶۵٫۵ نانومتر استفاده کرد. بنابراین پژوهشگران مجبور نبودند یک سامانه کاملاً اختصاصی برای لینک هوایی بسازند؛ بلکه نشان دادند تجهیزات QKD که اساساً برای شبکه‌های فیبر نوری طراحی شده‌اند، می‌توانند با اضافه شدن یک بخش نوری هوایی و سامانه اپتیک تطبیقی، در یک شبکه ترکیبی نیز مورد استفاده قرار گیرند. این ویژگی از نظر توسعه #شبکه‌_کوانتومی عملی اهمیت دارد، زیرا می‌تواند نیاز به طراحی تجهیزات کاملاً متفاوت برای هر نوع لینک را کاهش دهد.

📎لینک خبر

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn


#اخبار #ارتباطات_کوانتومی #توزیع_کلید_کوانتومی