دانشمندان ژاپنی یک معمای ۲۵ ساله را حل کردند

در تله‌پورت کوانتومی، خودِ جسم جابه‌جا نمی‌شود؛ بلکه «اطلاعات کوانتومی» یک ذره از نقطه‌ای به نقطه دیگر منتقل می‌شود. به زبان ساده، ویژگی‌های یک ذره بدون حرکت فیزیکی آن، در مکانی دیگر بازسازی می‌شود.

پایه این فناوری پدیده‌ای عجیب به نام «درهم‌تنیدگی کوانتومی» است؛ حالتی که در آن دو ذره حتی از فاصله‌های بسیار دور، به شکل اسرارآمیزی به هم متصل باقی می‌مانند.

در دنیای کوانتوم، ذرات می‌توانند به شکلی عجیب به هم «گره بخورند». این پدیده که «درهم‌تنیدگی کوانتومی» نام دارد، باعث می‌شود تغییر وضعیت یک ذره، فوراً روی ذره دیگر اثر بگذارد؛ حتی اگر کیلومترها از هم فاصله داشته باشند.

همین ویژگی عجیب، پایه فناوری‌هایی است که آینده ارتباطات و محاسبات را متحول خواهند کرد:

    اینترنت کوانتومی

    رایانه‌های کوانتومی

    رمزنگاری فوق‌امن

    و حتی تله‌پورت اطلاعات

مشکل بزرگ دانشمندان چه بود؟

ساختن حالت‌های درهم‌تنیده کافی نیست؛ دانشمندان باید بتوانند تشخیص دهند دقیقاً چه نوع درهم‌تنیدگی ایجاد شده است.

اما این کار با افزایش تعداد فوتون‌ها بسیار سخت می‌شود. روش‌های فعلی به اندازه‌گیری‌های بسیار زیاد نیاز دارند و با بزرگ‌تر شدن سیستم، تقریباً غیرعملی می‌شوند.

یکی از مهم‌ترین حالت‌های درهم‌تنیدگی، «حالت W» نام دارد؛ الگویی بسیار پیچیده که تاکنون شناسایی مستقیم آن ممکن نشده بود.

معمای ۲۵ ساله حل شد

تیم ژاپنی با استفاده از ویژگی خاصی به نام «تقارن چرخشی» موفق شد مدار نوری ویژه‌ای طراحی کند که بتواند این حالت کوانتومی را شناسایی کند.

آن‌ها دستگاهی ساختند که سه فوتون را همزمان بررسی می‌کرد و بدون نیاز به فرایندهای پیچیده طولانی، نوع درهم‌تنیدگی را تشخیص می‌داد.

به گفته Shigeki Takeuchi، این نخستین نمایش آزمایشگاهی موفق برای اندازه‌گیری مستقیم حالت W بوده است.

چرا این کشف مهم است؟

این فناوری می‌تواند آینده ارتباطات را تغییر دهد.

در تله‌پورت کوانتومی، ماده جابه‌جا نمی‌شود؛ بلکه «اطلاعات کوانتومی» منتقل می‌شود. برای انجام این کار، دانشمندان باید بتوانند حالت‌های کوانتومی را بسیار دقیق بخوانند و کنترل کنند.

کشف جدید می‌تواند:

    سرعت ارتباطات کوانتومی را افزایش دهد؛

    شبکه‌های کوانتومی پایدارتر بسازد؛

    رایانه‌های کوانتومی را قدرتمندتر کند؛

    و انتقال اطلاعات فوق‌امن را ممکن‌تر سازد.

اینترنت آینده شاید کوانتومی باشد

دانشمندان در سراسر جهان اکنون در حال ساخت شبکه‌های واقعی کوانتومی هستند. حتی در سال ۲۰۲۶، آزمایش‌هایی روی شبکه‌های کوانتومی با استفاده از کابل‌های فیبر نوری شهری انجام شده است.

اما بدون توانایی تشخیص دقیق حالت‌های پیچیده کوانتومی، این شبکه‌ها نمی‌توانند به‌صورت پایدار کار کنند.

به همین دلیل، پژوهش جدید ژاپنی‌ها یکی از گام‌های کلیدی برای ساخت اینترنت و رایانه‌های نسل آینده محسوب می‌شود.

از آزمایشگاه تا زندگی واقعی

پژوهشگران اکنون قصد دارند این فناوری را روی تراشه‌های کوچک نوری پیاده‌سازی کنند؛ یعنی دستگاه‌هایی بسیار کوچک‌تر، سریع‌تر و پایدارتر.

اگر این مسیر موفق شود، شاید در آینده:

    انتقال داده‌ها تقریباً غیرقابل هک شود

    رایانه‌ها میلیون‌ها برابر سریع‌تر شوند

    و ارتباطات کوانتومی وارد زندگی روزمره انسان‌ها شود

منبع: همشهری