تله‌پورت کوانتومی؛ یک گام به‌سوی اینترنت کوانتومی

پژوهشگران موفق شدند برای نخستین بار تله‌پورت (دورنوردی) کوانتومی - ارسال کیوبیت‌های فوتون‌ها از طریق کابل فیبر نوری- را اجرا کنند وبه نمایش بگذارند. این دستاورد می‌تواند در توسعه خدمات اینترنت کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد، مساله‌ای که انقلابی در ذخیره داده‌ها و محاسبات به وجود خواهد آورد. دانشمندان همچنین ادعا می‌کنند که این دستاورد آغازگرعصر جدیدی از ارتباطات خواهد بود.

دانشمندان کیوبیت‌ها را از طریق شبکه ۴۴ کیلومتری فیبرنوری فرستادند که ضریب اطمینان یا همان‌دهی (Fidelity) نود درصد دارد.

این شبکه با تجهیزات پیش‌ساخته‌ای بنا شده بود که با زیرساخت‌های موجود اینترنت سازگار است. کیوبیت‌ها به جای بیت‌های سنتی (۱‌ها و ۰‌هایی که در رمزگذاری اطلاعات دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرند) با بیت‌های کوانتومی کار می‌کنند. کیوبیت‌ها می‌توانند با وجود حالت برهم نهی، هم‌زمان در هر دو حالت ۰ و ۱ کار کنند.

در نتیجه، هر کیوبیت جدیدی که به کامپیوتر اضافه می‌شود، توان آن را نه به صورت خطی، بلکه به صورت نمایی افزایش می‌دهد؛ بنابراین تله‌پورت کوانتومی انتقال حالت‌های کوانتومی از یک مکان به مکان دیگر است. این انتقال با استفاده از درهم‌تنیدگی کوانتومی انجام می‌شود، جایی که دو ذره به شکلی با یکدیگر مرتبط می‌شوند که اطلاعات یکی دقیقا در همان زمان با دیگری به اشتراک گذاشته می‌شود.

این مساله به سبب آن است که ذرات در حالت‌های احتمالاتی وجود دارند. این که موقعیت دقیق آن‌ها کجاست و اندازه حرکت و جهت گردش آن‌ها تا زمانی که ذره اندازه‌گیری نشود، معین و مشخص نیست.

فوتون‌ها نیز به همین روش رفتار می‌کنند. موج شدن یا ذره شدن آن‌ها بستگی به این دارد که بر چه اساسی اندازه‌گیری شوند. پاناجیوتیس اسپنتزوریس، رییس مرکز علوم کوانتومی آزمایشگاه فرمی در گفتگو با Motherboard، بخش تکنولوژی وب‌سایت خبری وایس، می‌گوید: «ما می‌خواستیم چارچوب چنین تحقیقاتی را گسترش دهیم و گام‌های مهمی را در مسیر تحقق این ایده‌ها برداریم. هم برای کاربرد‌های عملی و واقعی و هم برای ارتباطات کوانتومی و شبکه‌ها و آزمایش نظریه‌های بنیادین فیزیک.»

ماریا اسپیروپولو، استاد فیزیک در کلتک می‌گوید: «به میزان بیشتری واحد تحقیق و توسعه نیاز داریم. مردم در شبکه‌های اجتماعی درمورد ثبت‌نام برای سرویس اینترنت کوانتومی از ما می‌پرسند (البته به شوخی).»

کامپیوتر‌های کوانتومی می‌توانند محسابات را در حدود یک‌صد تریلیون بار سریع از قدرتمندترین ابرکامپیوتر‌های موجود انجام دهند. تیمی از دانشگاه علوم و فناوری چین و همچنین گوگل با بهره‌گیری از دو روش مختلف موفق به دستیابی به چنین هدفی شده‌اند.

اسپنتزوریس می‌گوید وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا به‌تازگی از طرحی برای اینترنت کوانتومی ملی در شیکاگو رونمایی کرده است. این دستاورد دانشمندان می‌تواند «ساخت یک شبکه کوانتومی شهری در منطقه شیکاگو را پایه‌ریزی کند».

این پژوهش در PRX Quantum منتشر شده است و دانشمندانی از آزمایشگاه فرمی، AT&T، کلتک، دانشگاه هاروارد و آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و دانشگاه کلگری در آن مشارکت داشته‌اند.

پروفسور اسپنتزوریس می‌گوید: «ما بسیار مفتخریم که به این هدف بزرگ در سامانه‌های تله‌پورت کوانتومی مقیاس‌پذیر، با عملکرد بالا و پایدار دست یافته‌ایم. این یافته‌ها و دستاوردها، با ارتقا و توسعه سامانه که انتظار داریم تا سه ماهه دوم سال ۲۰۲۱ تکمیل شود، همچنان گسترش پیدا خواهند کرد.»

منبع: ایندیپندنت