ایجاد شبکه‌های کوانتومی پایدار با استفاده از شکل‌دهی پالس‌ها

در سالهای اخیر توجه زیادی به ایجاد ارتباط مبتنی بر حالت کوانتومی نور و
یا ماده جلب شده است. مزیت ایجاد یک ارتباط موفق با این روش این است که در
این صورت می‌توان یک ارتباط کاملاً ایمن داشت و همین مزیت باعث می‌شود که
مردم سرشان را از روی میز بلند کرده و به حرف‌های خسته‌کننده فیزیکدانان
گوش کنند. متأسفانه اطلاعاتی که به این روش فرستاده می‌شوند، به شکل بسیار
حساس رمزگذاری شده‌اند (اغلب روی یک فوتون منفرد) و کانال‌های ارتباطی
معمولاً برخی از این فوتون‌ها را گم می‌کنند؛ این بدان معناست که برای
ایجاد ارتباط موفق نیاز به تعداد زیادی تکرارکننده‌های نزدیک به هم داریم.
مشکل اصلی این است که کل سیستم به شکلی حیاتی به مجموعه‌ای از پارامترهایی
وابسته است که غالباًً ناشناخته هستند؛ یعنی اینکه هر ارتباط باید به صورت
دقیقی تنظیم شود. با این حال نگاهی جدید به این سیستم شاید بتواند این
وابستگی حیاتی به برخی از این پارامترها را از بین ببرد.

دو تن از محققان دانشگاه نانجینگ رفتار یک نوع ویژه از ارتباطات را که در
آن اطلاعات ابتدا روی یک نقطه کوانتومی رمزگذاری می‌شوند، مورد بررسی قرار
دادند. این نقطه کوانتومی میان دو آینه قرار می‌گیرد، در نتیجه زمانی که
اطلاعات خود را تابش می‌دهد، فوتون نشر شده توسط آینه‌ها گرفته شده و روی
یک کابل فیبر نوری نشانده می‌شود. این کابل فیبر نوری فوتون جذب شده را به
یک نقطه کوانتومی دیگر که آن نیز میان دو آینه قرار دارد، منتقل می‌کند. در
این حالت آینه‌ها فوتون را گرفته و آن را نشر می‌کنند تا آنجایی که نقطه
کوانتومی قرار گرفته میان دو آینه، فوتون را جذب کند؛ در این صورت انتقال
اطلاعات صورت گرفته است.

کلید اصلی این سیستم فرکانس رابی می‌باشد. این فرکانس توسط برهمکنش میان
آینه‌ها و نقطه کوانتومی قرار گرفته میان آنها تعیین می‌شود. به طور اصولی
یک نقطه کوانتومی تحریک شده پس از یک زمان مشخص و با یک احتمال مشخص فوتونی
را از خود نشر می‌کند که میان دو آینه به طور متناوب انعکاس می یابد. سپس
نقطه کوانتومی با یک احتمال مشخص فوتون را جذب می‌کند و این فرایند تکرار
می‌شود.

اگر شما این آزمایش را به طور متناوبی تکرار کنید، چرخه زمانی را که فوتون
در فضای میان دو آینه بوده و یا به صورت یک تحریک الکترونی در نقطه
کوانتومی وجود دارد، خواهید یافت. این امر بسیار مهم است، زیرا طول یک پالس
نوری باید ضریبی از این زمان باشد، در غیر این صورت فوتون جذب نخواهد شد.

متأسفانه تمام اتفاقات روی داده در حین انتقال پالس از فیبر نوری، مدت زمان
پالس را تغییر داده و در نتیجه انتقال اطلاعات میان دو نقطه کوانتومی را
مشکل‌تر می‌سازد.

این محققان ایده تغییر شکل پالس‌هایی را که نقاط کوانتومی را کنترل می‌کنند،
مطرح کرده‌اند. این امر برخی از خطاهای القاشده توسط شبکه فیبر نوری میان
دو نقطه را تصحیح می‌کند. نتیجه‌گیری این گروه نشان می‌دهد که برخی از
اشکال پالس‌ها منجر به ایجاد پایداری بالا میان دو نقطه کوانتومی شده و یک
ارتباط امن در فاصله‌ای طولانی ایجاد می‌شود.