তথ্য সুরক্ষার ক্রমবর্ধমান চাহিদার মুখে, ওয়ারশ বিশ্ববিদ্যালয়ের পদার্থবিজ্ঞানীরা কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফির ক্ষেত্রে একটি যুগান্তকারী উদ্ভাবন করেছেন। তারা ১৮৩৬ সালে আবিষ্কৃত টেম্পোরাল ট্যালবট এফেক্ট (temporal Talbot effect) দ্বারা অনুপ্রাণিত একটি নতুন কোয়ান্টাম কী ডিস্ট্রিবিউশন (QKD) সিস্টেম তৈরি করেছেন, যা উচ্চ-মাত্রিক এনকোডিং (high-dimensional encoding) ব্যবহার করে। এই পদ্ধতিটি প্রচলিত QKD সিস্টেমের তুলনায় নির্মাণকে সহজ এবং আরও পরিমাপযোগ্য করে তোলে।
ওয়ারশ বিশ্ববিদ্যালয়ের কোয়ান্টাম ফটোনিক্স ল্যাবরেটরির প্রধান ডঃ মিচাল কারপিনস্কি (Dr. Michał Karpiński) ব্যাখ্যা করেছেন যে তাদের গবেষণা কোয়ান্টাম কী ডিস্ট্রিবিউশনের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যা দুটি পক্ষের মধ্যে একটি সুরক্ষিত ক্রিপ্টোগ্রাফিক কী তৈরি করতে একক ফোটন ব্যবহার করে। যদিও প্রচলিত QKD সিস্টেমে কিউবিট (qubit) ব্যবহার করা হয়, গবেষকরা আরও জটিল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বহুমাত্রিক এনকোডিং (multidimensional encoding) নিয়ে কাজ করছেন। তাদের ল্যাবরেটরিতে, ফোটনের টাইম-বিন সুপারপজিশন (time-bin superpositions) ব্যবহার করা হচ্ছে, যেখানে একটি ফোটন একই সাথে পূর্ববর্তী এবং পরবর্তী অবস্থার সংমিশ্রণে বিদ্যমান থাকে। এই সুপারপজিশনে একটি একক ফোটনের সনাক্তকরণের সময় আলোর তরঙ্গের দশায় (phase of the light wave) তথ্য এনকোড করা হয়।
গবেষকরা ট্যালবট এফেক্ট থেকে অনুপ্রেরণা নিয়েছেন, যা একটি ক্লাসিক্যাল অপটিক্যাল ঘটনা যেখানে একটি ডিফ্র্যাকশন গ্রেটিং (diffraction grating) এর মধ্য দিয়ে আলো গেলে নিয়মিত বিরতিতে পুনরায় আবির্ভূত হয়। এই প্রভাবটি সময়-ভিত্তিক পালস (time-based pulses) যখন একটি অপটিক্যাল ফাইবারের মতো বিচ্ছুরক মাধ্যমের মধ্য দিয়ে যায় তখনও ঘটে। স্থান-কাল সাদৃশ্য (space-time analogy) একক ফোটনের উপর ট্যালবট এফেক্টের প্রয়োগকে সম্ভব করে তোলে, যা কোয়ান্টাম অবস্থা বিশ্লেষণ এবং প্রক্রিয়াকরণের নতুন উপায় প্রদান করে।
ওয়ারশ বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণা দল সহজলভ্য বাণিজ্যিক উপাদান ব্যবহার করে একটি পরীক্ষামূলক চার-মাত্রিক QKD সিস্টেম তৈরি করেছে। এই সিস্টেমের একটি মূল উদ্ভাবন হলো এটি একটি মাত্র একক ফোটন ডিটেক্টর ব্যবহার করে একাধিক পালসের সুপারপজিশন সনাক্ত করতে পারে, যা জটিল ইন্টারফেরোমিটার নেটওয়ার্কের প্রয়োজনীয়তা দূর করে। এটি পরিমাপ সিস্টেমের জটিলতা এবং খরচ উভয়ই উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে। এছাড়াও, এই নতুন পদ্ধতিটি রিসিভারের পৃথক এবং সময়সাপেক্ষ ক্যালিব্রেশনের প্রয়োজনীয়তা এড়িয়ে যায়। প্রচলিত পদ্ধতিগুলিতে প্রায়শই ফেজ পার্থক্য সনাক্ত করার জন্য মাল্টি-ইন্টারফেরোমিটার সেটআপ ব্যবহার করা হয়, যা অদক্ষ এবং সুনির্দিষ্ট ক্যালিব্রেশনের প্রয়োজন হয়।
ওয়ারশ বিশ্ববিদ্যালয়ের পদ্ধতির উচ্চ দক্ষতা রয়েছে, কারণ সমস্ত ফোটন সনাক্তকরণ ঘটনা কার্যকর। গবেষকরা কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফি তাত্ত্বিকদের সাথে সহযোগিতায় নিশ্চিত করেছেন যে এই ত্রুটিগুলি QKD-তে বাধা সৃষ্টি করে না। একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা হলো হার্ডওয়্যার পরিবর্তন বা রিসিভার স্থিতিশীলতা ছাড়াই ২ডি এবং ৪ডি সুপারপজিশন উভয়ই সনাক্ত করার ক্ষমতা, যা পূর্ববর্তী কৌশলগুলির তুলনায় একটি বড় উন্নতি। সিস্টেমের নিরাপত্তা ল্যাবরেটরি অপটিক্যাল ফাইবার এবং ওয়ারশ বিশ্ববিদ্যালয়ের কয়েক কিলোমিটার ফাইবার পরিকাঠামোতে পরীক্ষা করা হয়েছে। গবেষকরা একই ট্রান্সমিটার এবং রিসিভার ব্যবহার করে দুই- এবং চার-মাত্রিক এনকোডিং সহ QKD সফলভাবে প্রদর্শন করেছেন, যা উচ্চ-মাত্রিক এনকোডিংয়ের উচ্চতর তথ্য দক্ষতার নিশ্চয়তা দেয়।
QKD-এর তাত্ত্বিক নিরাপত্তা একটি প্রধান সুবিধা, যা মৌলিক অনুমানের উপর ভিত্তি করে প্রমাণযোগ্য। তবে, অনেক QKD প্রোটোকলের স্ট্যান্ডার্ড বর্ণনা অসম্পূর্ণ পাওয়া গেছে, যা এই নতুন পদ্ধতিরও একটি দুর্বলতা। QKD নিরাপত্তা প্রমাণের ক্ষেত্রে বিশেষজ্ঞ ইতালীয় এবং জার্মান গবেষণা গোষ্ঠীগুলির সাথে সহযোগিতায়, দলটি এই দুর্বলতাটি সমাধান করেছে। আরও ডেটা সংগ্রহের জন্য রিসিভারটিতে একটি পরিবর্তন তৈরি করা হয়েছে, যা নিরাপত্তা ত্রুটি দূর করে। নতুন প্রোটোকলের নিরাপত্তা প্রমাণ ফিজিক্যাল রিভিউ অ্যাপ্লায়েড (Physical Review Applied) জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে এবং গবেষকরা তাদের পরীক্ষায় এর প্রয়োগ নিয়ে আলোচনা করছেন। এই অগ্রগতি শহুরে পরিবেশে ডেটা ট্রান্সমিশন নিরাপত্তা জোরদার করার জন্য কোয়ান্টাম ক্রিপ্টোগ্রাফির বাস্তবায়নের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।