ക്വാണ്ടം ഇന്റർനെറ്റ് എന്ന സങ്കൽപ്പത്തെ യാഥാർത്ഥ്യത്തോട് അടുപ്പിക്കുന്ന വൻ ശാസ്ത്രീയ മുന്നേറ്റം. രണ്ട് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളെ, ഭൂഖണ്ഡങ്ങളുടെ പകുതിയോളം ദൂരത്തിൽ, അതായത് ഏകദേശം 2,000 കിലോമീറ്റർ അകലത്തിൽ ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ശൃംഖല വഴി പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കാൻ സാധിക്കുമെന്ന് ഗവേഷകർ സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിച്ചു. ഇന്നത്തെ പ്രായോഗിക പരിധിയേക്കാൾ ഏകദേശം 200 മടങ്ങ് അധിക ദൂരമാണിത്.
‘ക്വാണ്ടം ഇന്റർനെറ്റ്’ എന്ന പദത്തെ കേവലം ഒരു സ്വപ്നത്തിൽ നിന്ന് പ്രായോഗികമായ ഒരു റോഡ്മാപ്പാക്കി മാറ്റുന്ന ഈ നേട്ടത്തിന്റെ കാതൽ, ക്വാണ്ടം സ്റ്റേറ്റുകളെ (Quantum States) അൽപ്പം കൂടി സമയം സജീവമായി നിലനിർത്താൻ സാധിച്ചു എന്നതാണ്. എല്ലാം മാറ്റിമറിച്ചത് ഈ അധിക മില്ലിസെക്കൻഡുകളാണ്.
എന്താണ് യഥാർത്ഥത്തിൽ സംഭവിച്ചത്?
ടെലികോം-ബാൻഡ് ക്വാണ്ടം മെമ്മറികൾക്ക് വിവരങ്ങൾ (കോഹിയറൻസ്) നിലനിർത്താനുള്ള സമയം ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഗവേഷകർക്ക് കഴിഞ്ഞു. നേരത്തെ ഇത് മില്ലിസെക്കൻഡിന്റെ ചെറിയ അംശങ്ങൾ മാത്രമായിരുന്നെങ്കിൽ, പുതിയ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഇത് 10 മില്ലിസെക്കൻഡും ചിലപ്പോൾ 24 മില്ലിസെക്കൻഡ് വരെയും നീട്ടി.
ഒരു ക്വാണ്ടം ലിങ്കിന് താങ്ങാൻ കഴിയുന്ന പരമാവധി ദൂരം, ഫോട്ടോണുകൾ നെറ്റ്വർക്കിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുമ്പോൾ ക്വാണ്ടം സ്റ്റേറ്റുകൾ എത്രത്തോളം സ്ഥിരമായി നിലനിൽക്കുന്നു എന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കും. ഈ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ വഴി, ഫൈബർ അധിഷ്ഠിത ക്വാണ്ടം കണക്ഷനുകൾക്ക് സൈദ്ധാന്തികമായി 2,000 കിലോമീറ്ററും, ചില സവിശേഷ സാഹചര്യങ്ങളിൽ 4,000 കിലോമീറ്റർ വരെയും എത്താൻ കഴിയും. ഇത് ഒരു നഗരത്തിലെ രണ്ട് ലാബുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതും, പല രാജ്യങ്ങൾക്കിടയിൽ ക്വാണ്ടം പ്രോസസറുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതും തമ്മിലുള്ള അന്തരമാണ്.
എന്തുകൊണ്ട് 2,000 കി.മീ ഒരു വലിയ നേട്ടമാകുന്നു?
ഇന്നത്തെ ക്വാണ്ടം ഫൈബർ ലിങ്കുകൾ ‘വിശ്വസ്ത നോഡുകൾ’ (trusted nodes) അല്ലെങ്കിൽ റിപ്പീറ്ററുകൾ ഇല്ലാതെ ഏതാനും പത്ത് മുതൽ നൂറ് കിലോമീറ്റർ വരെ മാത്രമാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോൺ നഷ്ടവും ഡീകോഹറൻസുമാണ് ഇതിന് കാരണം.
എന്നാൽ 2,000 കിലോമീറ്റർ പരിധി കൈവരിക്കുന്നത്, സുരക്ഷാ വെല്ലുവിളികൾ ഉയർത്തുന്ന ഇത്തരം നോഡുകളെ അധികം ആശ്രയിക്കാതെ തന്നെ റീജിയണൽ തലത്തിലുള്ള വലിയ നെറ്റ്വർക്കുകൾ സാധ്യമാക്കുന്നു. ഇത് ഉപഗ്രഹ അധിഷ്ഠിത ക്വാണ്ടം ആശയവിനിമയവുമായും (ഇതിനകം ആയിരക്കണക്കിന് കി.മീ സാധ്യമാക്കിയിട്ടുണ്ട്) രാജ്യങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്ന ടെറസ്ട്രിയൽ ബാക്ക്ബോണുകളുമായും യോജിച്ച് പ്രവർത്തിക്കാൻ സഹായിക്കും.
എങ്ങനെയാണ് ഇത് സാധ്യമാക്കിയത്?
ഇന്നത്തെ ഫൈബർ നെറ്റ്വർക്കുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന അതേ ഒപ്റ്റിക്കൽ ബാൻഡുകളുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്ന, എർബിയം (Erbium) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ടെലികോം-വേവ്ലെംഗ്ത് ക്വാണ്ടം മെമ്മറികളിലാണ് പ്രധാന കണ്ടുപിടുത്തം. മെറ്റീരിയലിന്റെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തിയും ആറ്റങ്ങളുടെ ചുറ്റുപാടുകൾ കൃത്യമായി നിയന്ത്രിച്ചും, സംഭരിച്ച ക്വാണ്ടം സ്റ്റേറ്റ് കേടുകൂടാതെയിരിക്കുന്ന സമയം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഗവേഷക സംഘത്തിന് കഴിഞ്ഞു.
കൂടുതൽ കോഹറൻസ് സമയം ലഭിക്കുന്നത്, വളരെ ദൂരെയുള്ള നെറ്റ്വർക്ക് സെഗ്മെന്റുകളിലുടനീളം വിവരങ്ങൾ സമന്വയിപ്പിക്കാൻ ക്വാണ്ടം റിപ്പീറ്ററുകൾക്ക് ആവശ്യമായ സമയം നൽകുന്നു.
ക്വാണ്ടം ഇന്റർനെറ്റിന് ഇത് എന്ത് അർത്ഥമാക്കുന്നു?
സുരക്ഷിതമായ ആശയവിനിമയം: ക്വാണ്ടം കീ ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ (QKD) നഗരങ്ങൾക്കപ്പുറത്തേക്ക് വ്യാപിപ്പിക്കാനും, എൻഡ്-ടു-എൻഡ് സുരക്ഷ വർദ്ധിപ്പിക്കാനും സാധിക്കും.
വലിയ നെറ്റ്വർക്കുകൾ: യുഎസ്, യൂറോപ്യൻ യൂണിയൻ, ചൈന, ഇന്ത്യ തുടങ്ങിയ രാജ്യങ്ങൾ നടത്തുന്ന ക്വാണ്ടം സംരംഭങ്ങളെ ഏകോപിപ്പിച്ച്, അതിർത്തികൾക്കപ്പുറമുള്ള ക്വാണ്ടം നെറ്റ്വർക്കുകൾ യാഥാർത്ഥ്യമാക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കും.
ഹൈബ്രിഡ് സംവിധാനങ്ങൾ: പ്രധാന പാതകളിൽ ഫൈബർ റിപ്പീറ്ററുകൾ, ഭൂഖണ്ഡാന്തര സ്പാനുകൾക്ക് സാറ്റലൈറ്റുകൾ, നഗരങ്ങളിൽ ഹബ്ബുകൾ എന്നിവ സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരൊറ്റ നെറ്റ്വർക്കായി പ്രവർത്തിപ്പിക്കാം.
വെല്ലുവിളി: സിദ്ധാന്തവും പ്രയോഗവും
ഈ നേട്ടം തൽക്കാലം ഒരു ലബോറട്ടറി തലത്തിലുള്ളതാണെന്നതാണ് പ്രധാന വശം. ഇത് 2,000 കി.മീ ദൂരപരിധി സൈദ്ധാന്തികമായി ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്നു. യഥാർത്ഥ ലോകത്ത് ഇത് പ്രാവർത്തികമാക്കാൻ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ ക്വാണ്ടം റിപ്പീറ്ററുകൾ, പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങളെ അതിജീവിക്കുന്ന ഹാർഡ്വെയറുകൾ, ഓട്ടോമേറ്റഡ് നെറ്റ്വർക്ക് സംവിധാനങ്ങൾ എന്നിവ ഇനിയും ആവശ്യമാണ്. ഇതൊരു എഞ്ചിനീയറിംഗ് മാരത്തൺ തന്നെയാണെന്ന് ഗവേഷകർ സമ്മതിക്കുന്നു.
മെട്രോ ലിങ്കുകൾ, തുടർന്ന് റീജിയണൽ ബാക്ക്ബോണുകൾ, ഒടുവിൽ ആഗോളതലത്തിൽ സാറ്റലൈറ്റ് സംയോജനം എന്നിങ്ങനെ ഘട്ടം ഘട്ടമായുള്ള വിന്യാസമായിരിക്കും പ്രതീക്ഷിക്കേണ്ടത്.
ചുരുക്കത്തിൽ
2,000 കിലോമീറ്റർ എന്ന ഈ നാഴികക്കല്ല് ഒരു സുപ്രധാന വഴിത്തിരിവാണ്. ഇത് ക്വാണ്ടം നെറ്റ്വർക്കിംഗിനെ നഗരങ്ങളിൽ നിന്ന് ഭൂഖണ്ഡങ്ങളിലേക്ക് ഉയർത്തുന്നു. പാത ഇപ്പോൾ കൂടുതൽ വ്യക്തമാണ്, ഘടകങ്ങൾ പക്വത പ്രാപിച്ചുവരുന്നു, ആ അധിക മില്ലിസെക്കൻഡുകൾ യഥാർത്ഥ ക്വാണ്ടം ഇന്റർനെറ്റ് നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഭൂപടം മാറ്റിവരച്ചിരിക്കുന്നു.