کمیته رکن چهارم – پژوهشگران در حال توسعه تکرارگرهای کوانتومی هستند که در صورت موفقیت، امکان ایجاد اینترنت کوانتومی بین‌المللی را افزایش می‌دهد.
به تازگی نمونه اولیه یک تکرارگر (repeater) ارتباطات کوانتومی ساخته شده است که نیازی به تله‌های یونی یا سامانه‌های سرمایشی نداشته، تنها به فوتون نیاز دارد. پژوهشگران معتقدند اگر این نوع فناوری با موفقیت مراحل توسعه خود را طی کند، می‌توان به رمزنگاری کوانتومی بین‌المللی دست بافت، یا حتی یک گام به اینترنت کوانتومی با برد بالا نزدیک‌تر شد.
در اینترنت و همه‌ی ارتباطات مدرن دیجیتالی، تکرارگرهایی وجود دارند که امکان برقراری ارتباطات در فواصل زیاد را فراهم می‌کنند. این ابزارها معمولاً تجهیزاتی الکترونیکی هستند که سیگنال‌ها را دریافت کرده آن‌ها را با دامنه‌ای بالاتر دوباره ارسال می‌کنند. از این وسایل معمولاً در برج‌های سلولی یا ارتباطات فیبر نوری بهره گرفته می‌شود. بدون وجود تکرارترها، اینترنت در فضایی به وسعت یک شهر یا در بهترین حالت یک کشور کوچک محدود می‌شد.
ارتباطات کوانتومی به انتقال تک فوتون‌های داده‌های ظریف وابسته هستند. همچنین در اغلب موارد دارای قطبش هستند. همین مسئله باعث می‌شود که بسیار ناپایدار بوده و در زمان انتقال از طریق فیبر نوری در بازه زمانی نانوثانیه از بین بروند؛ بنابراین ارسال و دریافت کیوبیت یا بیت کوانتومی از طریق فوتون با چالش‌های گوناگونی مواجه است.
خواص فیزیک کوانتوم باعث می‌شود نتوان یک نمونه‌ی واقعی از تکرارکننده‌های کوانتومی ایجاد کرد؛ زیرا نمی‌توان یک حالت کوانتومی فوتون را بدون این که ابتدا حالت اصلی آن را نابود کرد، بازسازی نمود.
یکی از دلایلی که فناوری‌های رمزنگاری کوانتومی امروزی از نظر جغرافیایی محدود شده‌اند، نبود تکرارگرهای قابل‌اطمینان است. به همین دلیل است که پژوهشگران به‌صورت پیوسته سعی دارند بدون بهره‌گیری از این دستاورد به بیشترین فاصله‌ای که می‌توان ارتباطات ایمن‌تر ایجاد کرد، دست یابند.
یکی از انواع تکرارگرهای کوانتومی که همچنان در مرحله‌ی آزمایشگاهی قرار دارد، حالت کوانتومی فوتون را به حافظه کوانتومی معادل آن در ماده تبدیل می‌کند. این حالت در تله یونی لیزری ذخیره می‌شود. سپس حالت موجود در تله یونی از طریق تلپورت کوانتومی (quantum teleported)، به یک تله‌ی یونی لیزری دیگر در نزدیکی گیرنده‌ی ارتباطات کوانتومی انتقال می‌یابد. در نهایت حالت اتمی دوباره به شکل کوانتومی فوتون تبدیل می‌گردد.
اگر ارتباطات کوانتومی از طریق فوتون برقرار شده و در طول برقراری آن حالت خود را حفظ کند، فرآیند یاد شده بسیار ساده و احتمالاً دارای نرخ خطای پایین خواهد بود.
هوی کونگ لو (Hoi-Kwong Lo)، استاد فیزیک، برق و مهندسی رایانه دانشگاه تورنتو و گروهش با همکاری دانشگاه‌های اوساکا و تویاما و شرکت مخابراتی «NTT» ژاپن، نمونه اولیه‌ای از تکرارگر کوانتومی را در سال ۲۰۱۵ آزمایش کردند. تحقیقات جدید این گروه نیز تازگی منتشر شده‌اند که نشان می‌دهند همه‌ی سیگنال‌های کوانتومی فوتونی تکرارگرها عمل نمی‌کنند.
لو گفت:
هدف نهایی برقراری ارتباطات کوانتومی در فواصل دوردست و دلخواه است. با وجود این اگر ما یک تکرارکننده واقعی کوانتومی می‌خواهیم، به اجزا بیشتری نیاز داریم.
منبع : سایبربان
