در گامی تازه از پیشرفت‌های فیزیک کوانتوم، پژوهشی پیشگامانه راهی برای ارسال پیام‌های رمزنگاری‌شده بر پایه فناوری کوانتومی از طریق زیرساخت‌های معمول مخابراتی ارائه داده است. این دستاورد، پتانسیل عظیمی را برای استقرار شبکه‌های ارتباطی فوق امن در آینده نوید می‌دهد.
فناوری‌های ارتباطی روز به روز نیازمند امنیت بالاتر و سرعت بیشتر هستند. «شبکه‌های کوانتومی» به عنوان یکی از حوزه‌هایی که می‌تواند آینده ارتباطات را متحول کند، ظهور کرده‌اند. این شبکه‌ها از قوانین شگفت‌انگیز اما قابل اعتماد فیزیک کوانتومی برای ارسال اطلاعات استفاده می‌کنند. در این روش‌ها، رمزنگاری و تبادل کلیدهای امنیتی به گونه‌ای انجام می‌شود که رهگیری یا شنود پیام تقریباً ناممکن است. از جمله روش‌های مطرح، «توزیع کلید کوانتومی» (QKD) است که امنیت آن برخلاف روش‌های سنتی، نه بر پایه پیچیدگی ریاضی بلکه بر اصول طبیعت استوار است.
اما بهره‌برداری گسترده از این نوع ارتباطات تا امروز با موانعی روبه‌رو بوده است، به ویژه نیاز به تجهیزات خاص و بسیار گران‌قیمت مانند خنک‌کننده‌های بسیار قوی که عملکرد دستگاه‌های کوانتومی را تضمین می‌کنند. به همین دلیل، امکان استفاده عمومی از ارتباطات کوانتومی در سطح وسیع وجود نداشته است. حال اگر بتوان از همین کابل‌های فیبر نوری معمولی استفاده کرد و ارتباط کوانتومی برقرار ساخت، تحولی بزرگ در این عرصه رخ خواهد داد.
در همین راستا، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی «میرکو پیتالوجا» از تیم تحقیقاتی وابسته به شرکت بریتانیایی Toshiba Europe، در همکاری با مراکز داده در آلمان، موفق شدند سیستمی طراحی و آزمایش کنند که پیام‌های کوانتومی را از طریق شبکه معمول مخابراتی منتقل می‌کند. این پژوهش با تمرکز بر یک روش خاص به نام «توزیع کلید کوانتومی بر پایه میدان دوقلو و همدوس» (Twin-Field Coherent One-Way QKD, TF-CROW) انجام شد. در این روش، پیام‌ها از طریق ویژگی همدوسی نور، یعنی توانایی پرتوهای نوری برای تعامل قابل‌پیش‌بینی، منتقل می‌شوند.
در این آزمایش، مسیر ارتباطی بین سه مرکز داده در شهرهای فرانکفورت، کیل و کرشفلد در آلمان انتخاب شد. این مراکز به وسیله ۲۵۴ کیلومتر فیبر نوری تجاری به یکدیگر متصل بودند که رکورد جدیدی در زمینه استفاده عملی از شبکه‌های کوانتومی در شرایط واقعی به حساب می‌آید. مهم‌تر اینکه، در این روش دیگر نیازی به استفاده از خنک‌کننده‌های خاص نبود که به طور قابل توجهی هزینه‌ها و پیچیدگی‌های استقرار را کاهش می‌دهد.
نتایج به دست آمده نشان دادند که این سیستم نه تنها توانست پیام‌های کوانتومی را با موفقیت در این فاصله منتقل کند، بلکه موفق شد امنیت مورد نظر را نیز فراهم نماید. این موفقیت، نشان‌دهنده قابلیت بالای روش یادشده برای ارتباطات کوانتومی در شرایط واقعی و بدون نیاز به زیرساخت‌های تخصصی است.
از دیگر نکات قابل توجه، پایداری عملکرد سیستم در بستر معمولی شبکه مخابراتی بود. محققان با بهره‌گیری از ویژگی‌های همدوسی نور، توانستند دقت و قابلیت اطمینان بالایی به دست آورند که برای کاربردهای آینده مانند اینترنت کوانتومی بسیار مهم است.
این یافته‌ها که در نشریه معتبر Nature منتشر شده‌اند، می‌توانند راه را برای راه‌اندازی ارتباطات بسیار امن و غیرقابل شنود در آینده هموار کنند، بدون آنکه نیاز به ایجاد زیرساخت‌های جدید و پرهزینه باشد. اگر چنین سیستم‌هایی به طور گسترده پیاده‌سازی شوند، می‌توانند امنیت دیجیتال را در سطحی بی‌سابقه تضمین کنند و حفاظت قابل اعتمادی را برای تراکنش‌های مالی، ارتباطات دولتی و امنیت نظامی و غیره فراهم آورند. این موفقیت، گامی مهم در راستای کاربردی‌سازی فناوری‌های کوانتومی و نزدیک شدن به آینده‌ای امن‌تر در فضای دیجیتال محسوب می‌شود.