Όσο γρήγορος και αν είναι ο υπολογιστής σου, με όλο και περισσότερες εφαρμογές και υπηρεσίες να μετακομίζουν στο cloud, η ανάγκη για τεράστιες ταχύτητες και ταυτόχρονα αξιοπιστία και κυρίως η ασφάλεια, είναι πιο μεγάλη από ποτέ. Και εδώ θα έρθει το κβαντικό διαδίκτυο.
Το μυστικό του σύγχρονου διαδικτύου μας είναι η ικανότητα των δεδομένων να παραμένουν ανέπαφα ενώ ταξιδεύουμε σε μεγάλες αποστάσεις και ο καλύτερος τρόπος για να το πετύχουμε αυτό είναι με τη χρήση φωτονίων, που ταξιδεύουν μέσα από τις οπτικές ίνες. Τα φωτόνια είναι μεμονωμένες μονάδες (“κβάντα”) φωτός. Σε αντίθεση με άλλα κβαντικά σωματίδια, τα φωτόνια αλληλοεπιδρούν πολύ ασθενώς με το περιβάλλον τους. Αυτή η σταθερότητα τα καθιστά επίσης εξαιρετικά ελκυστικά για τη μεταφορά κβαντικών πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις. Σε ένα κβαντικό σύστημα, τα φωτόνια λειτουργούν όπως τα bits σε έναν υπολογιστή.
Ακόμα, δεν έχουμε κβαντικό διαδίκτυο, όμως αναμένεται να έρθει και θα μοιάζει με ένα δίκτυο κβαντικών υπολογιστών, που μεταφέρουν πληροφορίες σε qubits ή κβαντικά bits. Αυτά τα qubits είναι σωματίδια που βρίσκονται σε κβαντικές καταστάσεις, επιτρέποντάς τους να περιέχουν περισσότερες πληροφορίες από μια απλή τιμή 0 ή 1, όπως τα bits των κλασικών υπολογιστών.
Το κβαντικό διαδίκτυο στη πράξη και στον απλό χρήστη, δε θα διαφέρει πολύ. Όμως, στο εσωτερικό του θα παρέχει τρομερά ισχυρότερη κρυπτογράφηση και μεγαλύτερη ασφάλεια, ενώ τεράστια άνοδο θα δούμε και στις ταχύτητες.
Σε μια νέα εργασία που δημοσιεύθηκε, οι επιστήμονες παρουσιάζουν ένα μοντέλο που περιγράφει το ρόλο της σύζευξης ηλεκτρονίων-φωτονίων σε έναν τύπο πομπού μονοφωτονίων. Η εργασία τους προτείνει τρόπους βελτίωσης της απόδοσης αυτών των πομπών φωτονίων.
«Τα άτομα δονούνται συνεχώς και οι δονήσεις αυτές μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια από έναν πομπό φωτός», δήλωσε ο Chris Van de Walle, ερευνητής στο UC Santa Barbara και συν-συγγραφέας της μελέτης. «Ως αποτέλεσμα, αντί να εκπέμπει ένα φωτόνιο, ένα ελάττωμα θα μπορούσε αντ’ αυτού να προκαλέσει δόνηση των ατόμων, μειώνοντας την απόδοση της εκπομπής φωτός».
Η ομάδα υποστηρίζει πως χρειάζεται και μια νέα πηγή εκπομπής ενός φωτονίου, που ακόμα δεν έχουμε ανακαλύψει. Η πηγή πιστεύεται πως θα έχει ενέργεια εκπομπής 1.5 ηλεκτρονιοβόλτ.
«Υπό το πρίσμα των πολύ υψηλότερων αποδόσεων που μπορούν να επιτευχθούν σε μικρότερα μήκη κύματος, προτείνουμε ότι αν απαιτούνται μήκη κύματος τηλεπικοινωνιών για τη μετάδοση σε οπτικές ίνες, η κβαντική μετατροπή συχνότητας θα πρέπει να εξεταστεί παράλληλα με την άμεση παραγωγή. Η προσεκτική επιλογή του υλικού ξενιστή και η διεξαγωγή μηχανικής σε ατομικό επίπεδο των ιδιοτήτων των δονήσεων είναι δύο πολλά υποσχόμενοι τρόποι για να ξεπεραστεί η χαμηλή απόδοση», δήλωσε στην ίδια ανακοίνωση ο Mark Turiansky, ερευνητής στο UC Santa Barbara και επικεφαλής ερευνητής της μελέτης.
Μια άλλη μέθοδος για την αντιμετώπιση της χαμηλής απόδοσης, όπως αναφέρει η ομάδα, είναι η σύζευξη με μια φωτονική κοιλότητα, ένα εργαλείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να «ανοίξει ζώνες συχνοτήτων εντός των οποίων είναι αδύνατη η διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ανεξάρτητα από την κατεύθυνση διάδοσης στο χώρο».
«Η προσεκτική επιλογή του υλικού υποδοχής και η διενέργεια μηχανικής σε ατομικό επίπεδο των δονητικών ιδιοτήτων είναι δύο πολλά υποσχόμενοι τρόποι για να ξεπεραστεί η χαμηλή απόδοση», δήλωσε ο Mark Turiansky , μεταδιδακτορικός ερευνητής στο εργαστήριο Van de Walle, συνεργάτης στο NSF UC Santa Barbara Quantum. Foundry και ο επικεφαλής ερευνητής του έργου.
Απέχουμε πολύ ακόμα από το κβαντικό διαδίκτυο, όμως τώρα ξεκινάμε να βάζουμε τις βάσεις. Οι ΗΠΑ είναι από τις πρώτες που ετοιμάζουν την εδραίωση ενός κβαντικού διαδικτύου, με το Υπουργείο Ενέργειας της χώρας, να δημοσιεύει ένα σχέδιο για τη δημιουργία του.
Το κβαντικό διαδίκτυο, εκτός από την πολύ καλύτερη κρυπτογράφηση, θα μας δώσει αναβαθμισμένη κβαντική πληροφορική. Όπως και να έχει η έρευνα αυτή αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την πρακτική εφαρμογή του κβαντικού διαδικτύου, αλλά παραμένουν ακόμα πολλές προκλήσεις. Η μετάδοση κβαντικών πληροφοριών σε μεγαλύτερες αποστάσεις χωρίς να διασπώνται και η διαχείριση της κίνησης στα υπάρχοντα δίκτυα είναι μερικές από αυτές. Ωστόσο, αν καταφέρουμε να υλοποιήσουμε το κβαντικό ίντερνετ, αυτό θα προσφέρει ένα επίπεδο ασφάλειας χωρίς προηγούμενο, όπου τα δεδομένα απλά θα εξαφανίζονται αν κάποιος προσπαθήσει να τα υποκλέψει.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
Έτσι είναι αντί να εκπέμπει ένα φωτόνιο, ένα ελάττωμα θα μπορούσε αντ’ αυτού να προκαλέσει δόνηση των ατόμων, μειώνοντας την απόδοση της εκπομπής φωτός..