สร้างควอนตัมอินเทอร์เน็ต

สร้างควอนตัมอินเทอร์เน็ต การประยุกต์ใช้กลศาสตร์ควอนตัมที่มีประโยชน์ที่สุด คือ ความสามารถในการทำการสื่อสารที่ปลอดภัย ผ่านการแจกจ่ายคีย์ควอนตัม

อินเทอร์เน็ตควอนตัม ซึ่งเป็นจุดหมายของเหล่านักเทคโนโลยีหลายคน ซึ่งจะเปิดใช้งานการดำเนินการงาน การประมวลผลข้อมูลควอนตัมอื่น ๆ

รวมถึงการซิงโครไนซ์นาฬิกาควอนตัม การเทเลพอร์ตควอนตัม และการวัดและการตรวจจับควอนตัมแบบกระจาย

ซึ่งหมายความว่า อินเทอร์เน็ตควอนตัม สามารถรักษาความปลอดภัยทุกอย่าง ไปตั้งแต่ข้อความส่วนตัว และสัญญา ไปจนถึงธุรกรรมทางการเงิน

และเนื่องจาก คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่กำลังจะมาถึง ซึ่งจะสามารถถอดรหัสอัลกอริธึมการเข้ารหัสที่มีอยู่ได้ โดยการรักษาความปลอดภัยประเภทนี้ จึงมีความจำเป็นอย่างมาก

แต่การสร้างอินเทอร์เน็ตควอนตัม ในระดับโลกนั้น เป็นความท้าทาย และซับซ้อนในการทดลอง ซึ่งเมื่อเร็ว ๆ นี้ ทีมนักวิจัยจาก Louisiana State University ได้นำเสนอวิธีการที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการทำเช่นนี้

โดยมันได้เกี่ยวข้องกับการสร้างกลุ่มดาว ของดาวเทียมที่เปิดใช้งานควอนตัม ซึ่งสามารถถ่ายทอดโฟตอน ที่พัวพันกับพื้นได้อย่างต่อเนื่อง คำถามโดยพื้นฐานที่สุดมีอยู่ 2 ข้อ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อพิจารณาแนวทางดังกล่าว คือ

1. ต้องใช้ดาวเทียมกี่ดวง เพื่อให้ครอบคลุมทั่วโลก ซึ่งมีประสิทธิภาพดีกว่าการกำหนดค่าตัวทวนควอนตัมบนพื้นดิน

2. ควรวางดาวเทียมเหล่านี้ไว้ที่ระดับความสูงเท่าใด

โดยคุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของเครือข่ายดังกล่าว คือ การพัวพันควอนตัม ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ ที่อนุภาคควอนตัม 2 อนุภาค มีการทำงานอยู่ร่วมกัน

แม้ว่า จะแยกจากกัน ด้วยระยะทางที่ไกล แต่อนุภาคที่พันกัน ยังคงเชื่อมต่อกัน และการกระทำที่กระทำต่อสิ่งหนึ่งส่งผลต่ออีกสิ่งหนึ่ง

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ ได้ใช้โฟตอนคู่หนึ่ง (สร้างขึ้นในคราวเดียวกัน) เพื่อกระจายสิ่งกีดขวาง

เมื่อคุณส่งโฟตอน ไปยังสถานที่ต่าง ๆ คุณจะสามารถใช้การพัวพันของพวกมัน เพื่อส่งข้อความที่ปลอดภัยได้

อย่างไรก็ตาม สิ่งกีดขวาง (ที่เชื่อมต่อโฟตอน) นั้น มีความเปราะบางมาก และยากที่จะรักษาไว้ แม้แต่ปฏิกิริยาเล็ก ๆ น้อย ๆ ระหว่างโฟตอน กับสิ่งแวดล้อม ก็สามารถทำลายการเชื่อมต่อได้

ซึ่งสิ่งนี้ มักจะเกิดขึ้นช่วงขณะส่งโฟตอนพัวพันโดยตรง ผ่านเส้นใยแก้วนำแสง หรือบรรยากาศ โดยโฟตอนเหล่านี้ จะมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่นในแก้ว หรือบรรยากาศ ด้วยเทคโนโลยีที่มีอยู่ ซึ่งการพัวพันนี้ สามารถแบ่งปันได้เพียงไม่กี่ร้อยไมล์

สร้างควอนตัมอินเทอร์เน็ต

จะสร้างอินเทอร์เน็ตควอนตัมได้อย่างไร

1. เป็นตัวเลือกแรกที่เกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์ ที่เรียกว่า quantum repeaters ซึ่งจะประเมินลักษณะควอนตัมทันทีที่มาถึง และส่งไปยังโฟตอนใหม่ ที่ถูกส่งไปตามทางของพวกเขา

แม้ว่าจะสามารถรักษาสิ่งกีดขวางได้ แต่เทคนิคนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด และอาจใช้เวลาหลายปี ในการดำเนินการ

2. จะเกี่ยวข้องกับการสร้างโฟตอนคู่พันกันในอวกาศ และกระจายไปยังสถานีภาคพื้นดิน 2 แห่ง ในสถานที่ต่างกัน ซึ่งสถานีจะสามารถสลับข้อมูลด้วยความลับที่สมบูรณ์แบบ

ประเทศจีนจะได้ทำการทดลองควอนตัมในระดับอวกาศแล้ว ในปี 2559 พวกเขาได้มีการเปิดตัวดาวเทียมชื่อ Micius เพื่ออำนวยความสะดวก ในการทดลองควอนตัมออปติก ในระยะทางไกล

ในสถานการณ์ที่ใช้ดาวเทียมดังกล่าว โฟตอนจะครอบคลุมการเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศเพียง 13 ไมล์ สุดท้ายเท่านั้น ดังนั้น พวกเขาจึงสามารถเดินทางได้ไกลกว่านั้นมาก (เนื่องจาก ดาวเทียมไม่ได้อยู่ใกล้ขอบฟ้ามากเกินไป)

นักวิจัยกล่าวว่า เครือข่ายดาวเทียมที่คล้ายกัน จะสร้างอินเทอร์เน็ตควอนตัมทั่วโลก ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ในการส่ง/รับข้อมูลอย่างปลอดภัย สถานีภาคพื้นดิน 2 แห่งต้องสื่อสารกับดาวเทียมดวงเดียวกัน ในเวลาเดียวกัน เพื่อให้ทั้ง 2 สถานีนั้น ได้รับโฟตอนที่พันกันจากดาวเทียมนั่นเอง

ลดทรัพยากร

การสร้าง และการปล่อยดาวเทียมนั้น มีค่าใช้จ่ายหลายล้านดอลลาร์ ซึ่งเป็นเหตุผลว่า ทำไมจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องรักษาจำนวนดาวเทียมให้ต่ำที่สุด ในเครือข่าย โดยไม่กระทบต่อความครอบคลุม

สร้างควอนตัมอินเทอร์เน็ต

ซึ่งนักวิจัย ได้จำลองเครือข่ายดังกล่าว และพบว่า มีข้อแลกเปลี่ยนที่สำคัญบางประการ ที่ต้องพิจารณา ตัวอย่างเช่น ดาวเทียมจำนวนน้อยกว่า ที่วางไว้ที่ระดับความสูง ที่สูงขึ้น สามารถให้ความคุ้มครองทั่วโลกได้

แต่อาจส่งผลให้สูญเสียโฟตอนมากขึ้น ในขณะที่ดาวเทียมที่ระดับความสูงต่ำกว่า สามารถครอบคลุมระยะทางที่สั้นกว่า ระหว่างสถานีภาคพื้นดินเท่านั้น

ทีมวิจัยกล่าวว่า การประนีประนอมที่ดีที่สุด คือ เครือข่ายดาวเทียมประมาณ 400 ดวงที่บินที่ระดับความสูง 1,900 ไมล์ ในการพิจารณาสิ่งนี้ GPS มีดาวเทียม 24 ดวง ที่ทำงานที่ระดับความสูง 12,500 ไมล์

อย่างไรก็ตาม ระยะทางสูงสุดระหว่างสถานีภาคพื้นดิน 2 แห่ง จะยังคงมีความจำกัดอยู่ที่ 4,700 ไมล์ ซึ่งหมายความว่า เครือข่ายดังกล่าว สามารถรองรับการสื่อสารที่ปลอดภัย ระหว่างนิวยอร์ก และลอนดอน (ห่างกัน 3,459 ไมล์) แต่ไม่ใช่ระหว่างฮูสตันและลอนดอน (ห่างกัน 4,846 ไมล์)

แม้จะมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญนี้ อินเทอร์เน็ตควอนตัมบนอวกาศจะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครือข่ายภาคพื้นดินของตัวทำซ้ำควอนตัมอย่างมาก (ซึ่งจะต้องติดตั้งตัวทำซ้ำหนึ่งตัวในทุก ๆ 120 ไมล์)

แม้ว่าเครือข่ายไฮบริด จะเชื่อมต่อแพลตฟอร์มการสื่อสารควอนตัมบนอวกาศ กับตัวทำซ้ำควอนตัมบนพื้นดิน สามารถเปลี่ยนวิสัยทัศน์นี้ ให้กลายเป็นความจริงได้

สิ่งที่ควรรู้

  • อินเทอร์เน็ตควอนตัมบนอวกาศ จะมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเครือข่ายภาคพื้นดินของตัวทำซ้ำควอนตัมอย่างมาก 
  • การสร้างอินเทอร์เน็ตควอนตัมในระดับโลก จะต้องวางดาวเทียมมากกว่า 400 ดวงที่ระดับความสูง 1,900 ไมล์ 
  • คอมพิวเตอร์ที่เราใช้ในปัจจุบัน สามารถเก็บข้อมูลในรูปแบบไบนารี (binary) ชุดค่า 0 และ 1 แต่ละองค์ประกอบของหน่วยความจำ ที่เรียกว่า บิต (bit) และสามารถจัดการได้ผ่านขั้นตอนของตรรกะบูลีน ในทางกลับกัน คอมพิวเตอร์ควอนตัม จะสามารถเก็บข้อมูลเป็น ‘0’, ‘1’ หรือการซ้อนทับควอนตัมของทั้ง 2 สถานะ ควอนตัมบิตดังกล่าว (หรือที่เรียกว่า Qubits) มีความยืดหยุ่นมากกว่าเมื่อเทียบกับระบบไบนารี

เครดิต https://up388.com/
เพิ่มเติมบทความ /