ควอนตัมคีย์ที่เข้ารหัสถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสงระยะทาง 421 กม. ที่ทำลายสถิติด้วยอัตราข้อมูลที่เร็วที่สุดเท่าที่เคยมีมาสำหรับการส่งผ่านทางไกล Alberto Boaronและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเจนีวาและID Quantiqueในสวิตเซอร์แลนด์และCorningในสหรัฐอเมริกาประสบความสำเร็จโดยการปรับเปลี่ยนเครื่องตรวจจับที่ใช้สำหรับการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) เพื่อลดเสียงรบกวน
การทดลองของพวกเขาแสดง
ให้เห็นถึงความก้าวหน้าที่สำคัญในการแลกเปลี่ยนข้อมูลควอนตัมอย่างปลอดภัยQKD ใช้กฎหมายของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อให้แน่ใจว่าผู้แอบฟังไม่สามารถสกัดกั้นคีย์การเข้ารหัสโดยไม่แจ้งเตือนผู้ส่งและผู้รับในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วใน QKD ทำให้เทคโนโลยีน่าสนใจยิ่งขึ้นสำหรับฝ่ายต่างๆ รวมถึงธนาคารและรัฐบาลที่ต้องการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ละเอียดอ่อนอย่างรวดเร็วและปลอดภัย แม้จะมีความคืบหน้า อย่างไรก็ตาม QKD ยังคงเผชิญกับอุปสรรคสำคัญต่อการปรับปรุงความเร็วและระยะทางที่สามารถแลกเปลี่ยนคีย์การเข้ารหัสได้
หัวใจของปัญหาคือความผันผวนของความร้อนตามธรรมชาติที่พบในเครื่องตรวจจับซึ่งเก็บโฟตอนที่ถือกุญแจ รวมถึงการแผ่รังสีของวัตถุสีดำจากเส้นใยแก้วนำแสงที่ขนส่งโฟตอน หากไม่ตรวจสอบ ความผันผวนเหล่านี้จะทำให้เครื่องตรวจจับอ่านโฟตอนผิดพลาด ส่งผลให้ “จำนวนความมืด” ผิดพลาด จำนวนการนับมืดเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณตามระยะการส่งข้อมูล ซึ่งลดอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนของระบบลงอย่างมาก และต่อมาคืออัตราที่สามารถส่งควอนตัมคีย์ที่เข้ารหัสได้
สายนาโนเกลียวทีมงานของ Boaron ได้ปรับเปลี่ยนการออกแบบเครื่องตรวจจับเพื่อลดเสียงรบกวนในระบบ การตั้งค่าของพวกเขาประกอบด้วยเครื่องตรวจจับโฟตอนเดี่ยวแบบนาโนไวร์ที่มีตัวนำยิ่งยวดจัดเรียงในรูปแบบเกลียวบนพื้นผิวเรียบ เมื่อเข้าที่แล้ว ลวดนาโนจะถูกทำให้เย็นลงเหลือ 0.8 K เพื่อลดความผันผวนของความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด ในขณะที่เส้นใยแก้วนำแสงที่ขนส่งโฟตอนที่ถือกุญแจถูกทำให้เย็นลงถึง 40 K เพื่อลดการแผ่รังสีของวัตถุดำ
ด้วยการปรับเปลี่ยนเหล่านี้ ทีมงานได้สังเกต
เห็นอัตราการนับมืดเพียง 0.1 เฮิรตซ์ในเครื่องตรวจจับ ซึ่งเป็นขนาดที่ต่ำกว่าที่สามารถทำได้ด้วยเครื่องตรวจจับลวดนาโนที่มีจำหน่ายทั่วไปในปัจจุบัน ในทางปฏิบัติ การปรับปรุงนี้ทำให้อุปกรณ์ของนักวิจัยบรรลุอัตราหลัก 100 เท่า เมื่อเทียบกับที่แสดงในการศึกษาก่อนหน้านี้สำหรับความยาวของใยแก้วนำแสงระหว่าง 251 กม. ถึง 404 กม. อัตราหลักยังคงเป็นบวกในระยะทาง 421 กม. ซึ่งเป็นระยะการส่ง QKD ที่ยาวที่สุดที่ทำได้จนถึงตอนนี้ นอกจากนี้ ผลลัพธ์ยังคงมีเสถียรภาพสูงเมื่อเวลาผ่านไป โดยทีมของ Boaron สังเกตอัตราคีย์ที่สม่ำเสมอตลอดระยะเวลาดำเนินการทดลองสูงสุด 24 ชั่วโมง
แม้จะมีการปรับปรุงเหล่านี้ แต่การตั้งค่า QKD แบบเดิมของทีมก็ไม่ปลอดภัยเท่ากับ QKD “ที่ไม่ขึ้นกับอุปกรณ์ในการวัด” ซึ่งเคยใช้สร้างสถิติก่อนหน้านี้ที่ 404 กม. อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงเพิ่มเติมสำหรับแนวทางที่ง่ายกว่าที่ Boaron และเพื่อนร่วมงานใช้อาจทำให้ QKD แบบเดิมเป็นวิธีที่ต้องการสำหรับบางแอปพลิเคชัน ซึ่งรวมถึงระบบโทรศัพท์ดิจิทัลในเครือข่ายในเมืองใหญ่
เอกสารสามฉบับโดยสามกลุ่มที่แตกต่างกันในธีมเดียวกันแบบต่อเนื่องกันในNature ? นั่นเป็นเรื่องผิดปกติใช่ นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาจับตาฉัน เอกสารทั้งหมดดูค่อนข้างน่าสนใจ: เป็นเรื่องเกี่ยวกับการค้นพบพฤติกรรมสากลในระบบที่ห่างไกลจากสมดุลนั่นฟังดูค่อนข้างหนัก คุณช่วยเตือนฉันได้ไหมว่าระบบที่อยู่ไกลจากสมดุลนั้นเกี่ยวกับอะไร?
นักฟิสิกส์บรรยายสสารได้ดีที่จุดสมดุล
หรือใกล้เคียง เราสามารถคาดการณ์ได้ เช่น ว่าวัสดุหลากหลายชนิดจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ สนามแม่เหล็กที่ใช้ และพารามิเตอร์อื่นๆ ได้อย่างไร อย่างไรก็ตาม กระบวนการหลายอย่างที่เกิดขึ้นในธรรมชาตินั้นอยู่ไกลจากสมดุลมากและอาจเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในระดับความยาวที่แตกต่างกันอย่างมหาศาลและรวมถึงการรวมกลุ่มของสสารในจักรวาล การก่อตัวของพายุเฮอริเคน; หน้าที่ของโมเลกุลชีวภาพ และพลาสมาของควาร์ก-กลูออนที่สร้างขึ้นเมื่อนิวเคลียสถูกทุบเข้าด้วยกัน
โอเค ฉันเข้าใจแล้ว ความเป็นสากลในฟิสิกส์คืออะไร?ความเป็นสากลคือการสังเกตว่าระบบมหภาคที่หลากหลายทำงานในลักษณะเดียวกัน แม้ว่าระบบจะมีส่วนประกอบด้วยกล้องจุลทรรศน์ต่างกันก็ตาม ตัวอย่างที่คุ้นเคยคือการเปลี่ยนเฟสจากของเหลวเป็นแก๊ส มันมักจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันโดยไม่คำนึงถึงว่าโมเลกุลใดที่ประกอบด้วยก๊าซและวิธีที่โมเลกุลมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน
ความเป็นสากลมักใช้กับระบบที่สมดุล?ถูกตัอง. แต่ตอนนี้นักวิจัยกลุ่มอิสระสามกลุ่มได้พบความเป็นสากลในระบบต่างๆ ที่ห่างไกลจากสมดุลมาก ในการทดลองทั้งสาม ก๊าซอะตอมถูกดักจับและแช่เย็นจนเย็นจัดเพื่อสร้างคอนเดนเสทของโบส-ไอน์สไตน์ (BEC) หรือก๊าซที่ไม่ควบแน่น BEC เป็นสถานะทางกลควอนตัมของสสารซึ่งอะตอมขององค์ประกอบทั้งหมดอยู่ในสถานะควอนตัมเดียว
และทำไมพวกเขาถึงใช้อะตอมที่เย็นจัด?
ปฏิกิริยาระหว่างอะตอมเย็นจัดที่ติดอยู่สามารถควบคุมและเปลี่ยนแปลงได้โดยการใช้สนามแม่เหล็กหรือการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น ทีมงานจึงสามารถเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การทดลองได้อย่างรวดเร็วเพื่อทำให้ระบบของพวกเขาหลุดจากสมดุล การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเช่นนี้เรียกว่า “ดับ” เนื่องจากเหมือนกับการชุบที่ใช้ในการแปรรูปวัสดุ โดยที่ตัวอย่างที่ร้อนมากจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วโดยการจุ่มลงในของเหลว
ฉันคิดว่าเรากำลังไปถึงที่นั่น แล้วใครทำอะไร?
Christoph Eigen , Zoran Hadzibabicและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และมหาวิทยาลัยโคโลราโดดับ BEC ของอะตอมโดยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วใน “ความยาวกระเจิง” ของอะตอม พารามิเตอร์นี้ควบคุมโดยใช้สนามแม่เหล็กที่ใช้และอธิบายระยะห่างสูงสุดระหว่างอะตอมที่มีปฏิสัมพันธ์กันสองอะตอม ซึ่งเกินกว่าที่อะตอมจะไม่ได้รับผลกระทบจากการมีอยู่ของกันและกัน
ทีมเริ่มต้นด้วย BEC ที่มีความยาวกระเจิงเป็นศูนย์ (ไม่มีการโต้ตอบระหว่างอะตอม) และเปลี่ยนเป็นอินฟินิตี้ในทันใด (อะตอมทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน) พวกเขาทำเช่นนี้กับ BEC ที่ความหนาแน่นและอุณหภูมิเริ่มต้นที่แตกต่างกัน และวัดคุณสมบัติไดนามิกของระบบ เช่น ความหนาแน่นของพลังงานสเปกตรัม คุณสมบัติเหล่านี้แสดงให้เห็นพฤติกรรมสากลในระบบที่มีช่วงของความหนาแน่นและอุณหภูมิต่างกัน ซึ่งเป็นสิ่งที่ทีมอธิบายว่าน่าประหลาดใจ
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>สล็อตแตกง่าย
