บาคาร่าเว็บตรง อนาคตที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นเรื่องธรรมดาอาจดูเหมือนจินตนาการในแง่ดี แต่ก็อาจเกี่ยวข้องกับแฮกเกอร์ที่ใช้คอมพิวเตอร์เหล่านั้นเพื่อขโมยข้อมูลสำคัญ เพื่อขัดขวางผู้ที่อาจเป็นตัวร้าย นักวิจัยได้พัฒนาโปรโตคอลการเข้ารหัสที่เรียกว่าการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ที่ใช้กฎหมายของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อเพิ่มความปลอดภัยในการสื่อสาร ทีมงานจากToshiba Europe Ltd
ได้รวมชุดชิปลงในโมดูลขนาดกะทัดรัดเพื่อสร้างระบบ QKD
แบบสแตนด์อโลนทั้งหมดเป็นครั้งแรก โดยย่อขนาดและรวมส่วนประกอบหลักเข้าด้วยกัน และแสดงให้เห็นว่าระบบที่ได้สามารถส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติ เสถียร และปลอดภัยเป็นเวลาหลายวัน และระยะทางกว่าสิบกิโลเมตร หนึ่งในส่วนประกอบขนาดเล็กในระบบของทีมโตชิบาคือโมดูลเสียบได้ขนาดเท่าบัตรเครดิตที่มีชิปตัวส่งสัญญาณขนาด 2 มม. x 6 มม. ที่เข้ารหัสข้อมูลควอนตัมให้เป็นแสง ในการทำเช่นนี้ เลเซอร์จะสร้างชีพจรที่จางมากซึ่งมีหนึ่งโฟตอนโดยเฉลี่ย
จากนั้นข้อมูลจะถูก “เขียน” ลงในคุณสมบัติทางกลควอนตัมที่ปรับอย่างแม่นยำของโฟตอนในลักษณะที่สามารถถอดรหัสได้ด้วยชิปตัวรับ ที่สำคัญ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบกระบวนการถอดรหัสควอนตัมให้มีความอ่อนไหวต่อผู้ดักฟังที่อาจเกิดขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง หากมีใครขัดขวางการสื่อสารระหว่างชิปสองตัว ระบบจะรับรู้ได้ว่า “โจมตี” ทุกครั้ง
ระบบใหม่นี้ยังรวมถึงเครื่องกำเนิดตัวเลขสุ่มควอนตัม (QRNG) ที่ใช้โฟตอนสองตัว อุปกรณ์เหล่านี้ควบคุมวิธีที่ชิปตัวส่งสัญญาณเตรียมโฟโตนิกควอนตัมบิตหรือคิวบิตที่เข้ารหัสข้อมูลและวิธีที่ผู้รับถอดรหัสข้อมูลนั้น ด้วยการสร้างตัวเลขที่สุ่มมากจนไม่สามารถคาดเดาได้โดยพื้นฐานแล้ว QRNG ให้ประโยชน์อันมีค่าอีกประการหนึ่งในการรักษาความปลอดภัยของระบบ QKD ใหม่ กล่าวโดยTaofiq Paraisoนักวิทยาศาสตร์ด้านการวิจัยของโตชิบา และเป็นผู้เขียนบทความฉบับใหม่ในNature Photonicsว่า อธิบายระบบของบริษัท
แพ็คเกจออลอินวัน
ตามที่Thomas Roger เพื่อนร่วมงานของ Paraiso การ สาธิตระบบ QKD ก่อนหน้านี้มักไม่สร้างตัวเลขสุ่มควอนตัมในแบบเรียลไทม์ หรือในเวลาเดียวกันกับการส่งข้อมูล ในทางตรงกันข้าม ระบบของโตชิบาได้รวมกระบวนการหลายอย่าง ซึ่งรวมถึง QRNG เข้าเป็นแพ็คเกจแบบครบวงจรที่เล็กกว่าและคุ้มค่ากว่ารุ่นก่อนๆ “นี่เป็นครั้งแรกที่ชิปทั้งสาม – ตัวส่งควอนตัม ตัวรับควอนตัม และ QRNG – ทำงานร่วมกันเพื่อกลั่นคีย์จากระบบ QKD” Marco Lucamarini เห็นด้วยนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยยอร์ก สหราชอาณาจักร ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการทดลองนี้ Lucamarini ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าผู้ทดลองได้นำอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่สนับสนุนตามปกติออกทั้งหมดเพื่อทดสอบระบบ เหลือเพียงชิปเองและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่รวดเร็วที่เชื่อมต่อ
รูปถ่ายของระบบ Toshiba QKDในขณะที่มีการใช้ชิปโฟโตนิกในแอปพลิเคชันข้อมูลควอนตัมมาก่อน Paraiso กล่าวว่าก่อนหน้านี้ไม่ชัดเจนว่าการรวมระบบทั้งหมดเป็นไปได้ “เราใช้ความพยายามอย่างเต็มที่ในการรวมชิปทั้งหมดเข้าไว้ในระบบเดียว และพัฒนาอินเทอร์เฟซอิเล็กทรอนิกส์เพื่อให้ชิปทั้งหมดสามารถพูดคุยกันได้” เขากล่าว และเสริมว่าทีมงานได้ออกแบบชิปและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้เรียบง่ายที่สุด ในขณะที่ลดการใช้พลังงานโดยรวมและความเทอะทะของการติดตั้งให้เหลือน้อยที่สุด นอกจากนี้ ผู้ออกแบบยังวางชิปทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการควอนตัมที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัยไว้ในโมดูลที่เสียบได้ซึ่งใช้อยู่แล้วในระบบการสื่อสารแบบออปติคัลทั่วไป
ความสำคัญของการบูรณาการ
อนาคตของเครือข่ายการสื่อสารควอนตัมจะขึ้นอยู่กับการปฏิบัติจริงของความพยายามในการบูรณาการดังกล่าวPaolo Villoresiผู้อำนวยการศูนย์วิจัย Padua Quantum Technologies แห่งมหาวิทยาลัย Padua ประเทศอิตาลีกล่าว เขาอธิบายว่านักวิจัยอย่างเขาและสมาชิกของทีมโตชิบากำลังทำงานเพื่อย้ายระบบข้อมูลควอนตัมออกจากขั้นตอน “การรวบรวมส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง” ของการพัฒนาโดยใช้เทคโนโลยีการรวมโฟโตนิกซึ่งแสดงให้เห็นว่าทำงานได้ดีสำหรับเครือข่ายการสื่อสารด้วยแสงมาตรฐานโฟโตนิกส์แบบรวมกำลังทำตามขั้นตอนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการ” เขากล่าว เขาทำการเปรียบเทียบเพิ่มเติม: “ทุกวันนี้ไม่มีใครคิดที่จะกลับไปใช้ทรานซิสเตอร์จำนวนมาก”
Lucamarini ตกลง โดยระบุว่าการรวมเป็นประเด็นที่สำคัญที่สุดสำหรับการใช้งาน QKD ในทางปฏิบัติและเชิงพาณิชย์ “การปรับขนาดระบบ QKD ขนาดใหญ่ให้เหลือขนาดเท่าเหรียญและรวมเข้ากับโมดูลแบบเสียบได้จะลดขนาด การใช้พลังงาน และค่าใช้จ่าย ดังนั้นจึงทำให้เทคโนโลยีนี้เข้าใกล้ตลาดมากขึ้น” เขากล่าว และเสริมว่าชิปโฟโตนิกแบบบูรณาการสามารถผลิตได้จำนวนมากผ่านทาง วิธีการที่ได้มาตรฐานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์อยู่แล้ว การกระจายคีย์ควอนตัมแบบหลายฝ่ายปูทางสำหรับการประชุมทางโทรศัพท์ที่ปลอดภัยด้วยควอนตัม
แม้ว่าระบบของโตชิบาจะยังคงเป็นแบบอย่าง แต่สมาชิกของทีมต่างกระตือรือร้นเกี่ยวกับความก้าวหน้าของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์สหวิทยาการ ซึ่งเชี่ยวชาญในด้านต่างๆ ตั้งแต่ทัศนศาสตร์ไปจนถึง QRNG การทดลองใหม่แสดงให้เห็นว่าระบบไม่เพียงแต่ทำงานร่วมกับระบบเข้ารหัสที่มีขายทั่วไปเท่านั้น แต่ยังสามารถทำงานได้หลายสัปดาห์หรือหลายเดือนในแต่ละครั้งโดยไม่มีข้อผิดพลาดที่สำคัญ ในอนาคต พวกเขาหวังว่าจะทำให้มันกะทัดรัดยิ่งขึ้น และในที่สุดก็รวมเข้ากับเครือข่ายการสื่อสารแบบเดิมที่มีอยู่ “มีรายละเอียดปลีกย่อยบางอย่างเกี่ยวกับเครือข่ายการสื่อสารแบบคลาสสิก ดังนั้นคุณไม่สามารถใส่ในระบบ QKD และคาดหวังให้เครือข่ายทำงานได้ทั่วทั้งเครือข่าย” โรเจอร์กล่าว “เราจำเป็นต้องเพิ่มโครงสร้างพื้นฐาน แต่นั่นคือสิ่งที่กำลังเกิดขึ้น” วิลโลเรซีเห็นด้วย: “โฟโตนิกส์ควอนตัมแบบบูรณาการเป็นสาขาที่มีชีวิตชีวาและสดใสในปัจจุบัน” เขากล่าวว่าการทดลองใหม่นี้เป็นตัวอย่างของวิธีที่ระบบ QKD ที่ใช้โฟตอนแบบบูรณาการที่สมบูรณ์และสมบูรณ์สามารถทำงานในโลกภายนอกห้องแล็บได้
อุปสรรคที่ผ่านไม่ได้
อย่างไรก็ตาม ในช่วงทศวรรษ 2000 การพัฒนาเทคโนโลยีควอซิคริสตัลหยุดชะงักเนื่องจากอุปสรรคที่ดูเหมือนจะผ่านไม่ได้: ดูเหมือนว่าการสร้างควอซิคริสตัลขนาดใหญ่อย่างเหมาะสมเป็นเรื่องยากมาก เมื่อใช้วิธีการทั่วไป เช่น การเติบโตของผลึกจำนวนมากและการสะสมของฟิล์มบาง ตัวอย่าง quasicrystal ขนาดใหญ่จะมีข้อบกพร่อง เช่น ขอบเกรน ในโครงสร้างอะตอมที่ก่อให้เกิดการกัดกร่อน สิ่งนี้จำกัดขนาดที่เป็นประโยชน์ของ quasicrystal ให้เหลือเพียงไม่กี่เซนติเมตร บาคาร่าเว็บตรง
