ایجاد ارتباطات کوانتومی قابل اعتماد با کمک یک چاپگر ۳بعدی پیشرفته

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، براساس قوانین بنیادین مکانیک کوانتومی، اندازه‌گیری حالت یک ذره بدون تغییر آن غیرممکن است. اگرچه این نوع امنیت در تئوری صحیح درست است اما اجرای عملی آن با چالش‌های مهمی همراه می‌شود.

یک پیشرفت جدید در حوزه نانوفناوری می‌تواند ارتباطات کوانتومی ایمن را متحول کند. پژوهشگران با موفقیت از فناوری چاپ سه‌بعدی برای ایجاد یک سیستم نوری استفاده کرده‌اند که می‌تواند فوتون‌ها را با دقت نانومتری منتقل کند. این پیشرفت، کلید تقویت ارتباطات کوانتومی به شمار می‌رود که به سرعت در حال رشد است و به انتقال بسیار ایمن اطلاعات اتکا دارد.

یکی از موانع اصلی در ارتباطات کوانتومی، مشکل در تولید تابشگرهای کوانتومی قابل اعتماد است اما تلاش‌های جدید دانشمندان آلمانی این امر را امکان‌پذیرتر کرده‌اند. «هارالد گیسن»(Harald Giessen) استاد «دانشگاه اشتوتگارت»(University of Stuttgart) در آلمان و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: تابش‌گرهای کوانتومی، منابع نوری هستند که در هر زمان تنها یک فوتون را ساطع می‌کنند. نقاط کوانتومی نیمه ‌رسانا که در پژوهش ما نیز استفاده می‌شوند، یک منبع ساطع‌کننده کوانتومی رایج هستند.

چالش اصلی بعدی، نیاز به موقعیت بسیار دقیق اجزای گوناگون در دستگاه نوری مورد نیاز برای تبادل اطلاعات است. اگر این دقت حفظ نشود، ممکن است اطلاعات از بین برود و یکپارچگی ارتباطات را تضعیف کند.

پژوهشگران در مقاله خود نوشتند: موقعیت‌یابی دقیق عناصر نوری، یک نقش کلیدی را در عملکرد سیستم‌های نوری ایفا می‌کنند. از آنجا که روش‌های تولید افزودنی مانند چاپ سه‌بعدی، ایجاد کل اهداف پیچیده را در یک مرحله امکان‌پذیر می‌سازند، تنظیم کردن لنز را غیر ضروری می‌کنند. به عنوان مثال، برای جفت کردن کارآمد تابش‌کننده‌های کوانتومی با فیبرهای نوری که یک گام حیاتی در توسعه شبکه‌های کوانتومی دنیای واقعی به شمار می‌رود، هم‌ترازی دقیق بین ساطع‌کننده، نور و فیبر از اهمیت بالایی برخوردار است.

پژوهشگران برای از بین بردن این پیچیدگی و محدودیت، به دستگاه چاپ سه‌بعدی «فوتونیک حرفه‌ای جی‌تی»(Photonics Professional GT) شرکت «Nanoscribe GmbH» روی آوردند. این چاپگر پیشرفته به دلیل توانایی خود در دستیابی به دقت در مقیاس نانومتر شناخته شده است و این ویژگی، آن را برای کاربردهای حوزه فوتونیک و نانوفناوری ایده‌آل می‌کند.

دستگاه با حرکت دادن فوکوس لیزر روی مواد در سه جهت بالا، پایین و پهلوبه‌پهلو می‌تواند شکل‌های سه‌بعدی پیچیده را ایجاد کند. این شکل‌ها می‌توانند به طرز باورنکردنی دقیق در ابعاد ۱۶۰ نانومتر عرض و ۵۰۰ نانومتر ارتفاع ساخته شوند که بسیار کوچکتر از عرض موی انسان است.

این پژوهش در مجله «Advanced Quantum Technologies» به چاپ رسید.