تلپورت کوانتومی از طریق اینترنت

تحقق تله‌پورت کوانتومی از طریق اینترنت برای اولین بار

28 دسامبر 2024 -  ScienceAlert

یک حالت کوانتومی نور به‌طور موفقیت‌آمیزی از طریق بیش از ۳۰ کیلومتر کابل فیبر نوری، در میان جریان عظیمی از داده‌های اینترنتی، تله‌پورت شد – دستاوردی که پیش‌تر غیرممکن به‌نظر می‌رسید.

این آزمایش قابل‌توجه که توسط پژوهشگران آمریکایی انجام شد، شاید به شما امکان ندهد صبح‌ها برای رسیدن به محل کار از ترافیک عبور کنید یا ویدیوهای گربه‌های موردعلاقه‌تان را سریع‌تر دانلود کنید، اما توانایی تله‌پورت حالت‌های کوانتومی از طریق زیرساخت‌های فعلی، گامی عظیم به سوی ایجاد شبکه‌های محاسباتی کوانتومی، رمزنگاری پیشرفته یا روش‌های نوین حسگری است.

پرم کومار، مهندس محاسبات در دانشگاه نورث‌وسترن که سرپرستی این پژوهش را بر عهده داشت، می‌گوید:

«این دستاورد بسیار هیجان‌انگیز است، چرا که کسی فکر نمی‌کرد چنین چیزی ممکن باشد. کار ما مسیری برای ادغام شبکه‌های کوانتومی و کلاسیک در یک زیرساخت فیبر نوری مشترک نشان می‌دهد. به بیان ساده، این دستاورد دریچه‌ای را برای پیشرفت ارتباطات کوانتومی باز می‌کند.»

تله‌پورت کوانتومی، که تا حدی شباهت به سیستم‌های حمل‌ونقل علمی-تخیلی مانند پیشتازان فضا دارد، امکان انتقال اطلاعات کوانتومی از یک نقطه به نقطه‌ای دیگر را فراهم می‌کند. این فرآیند با تخریب حالت کوانتومی اولیه (در نقطه مبدا) و ایجاد همان حالت در نقطه مقصد انجام می‌شود.

اگرچه اندازه‌گیری دو جسم به‌طور همزمان نتیجه‌ای مشابه ایجاد می‌کند، اما برای اتصال حالت‌های کوانتومی نیاز است که یک موج اطلاعات بین دو نقطه منتقل شود.

با این حال، حفظ یک حالت کوانتومی بسیار دشوار است. این حالت مانند یک «احتمال محض» است که با کوچک‌ترین اختلال (مانند امواج الکترومغناطیسی یا تصادف حرارتی ذرات) از بین می‌رود و به حالتی معمولی تبدیل می‌شود. این پدیده، که به آن دی‌کوهرنس (Decoherence) گفته می‌شود، چالش بزرگی برای انتقال اطلاعات کوانتومی است.

در رایانه‌های کوانتومی، محافظت از این حالت‌ها آسان‌تر است، اما فرستادن یک فوتون تنها در میان کابل‌های فیبر نوری که با جریان عظیمی از داده‌ها پر شده‌اند، چالشی به مراتب دشوارتر است. به گفته کومار، این کار مانند انداختن یک قند نخی در رودخانه می‌سی‌سی‌پی است و انتظار داشته باشید که قند در انتهای مسیر همچنان دست‌نخورده بماند.

برای حفظ حالت کوانتومی فوتون در برابر جریان اینترنتی با سرعت ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه، تیم تحقیقاتی از تکنیک‌هایی استفاده کردند که احتمال تداخل و پراکندگی فوتون را به حداقل رساند. کومار توضیح می‌دهد:

«ما به‌دقت بررسی کردیم که نور چگونه پراکنده می‌شود و فوتون‌ها را در نقطه‌ای قرار دادیم که این پراکندگی کمترین میزان را داشته باشد. این کار نشان داد که می‌توان ارتباطات کوانتومی را بدون تداخل از سوی کانال‌های ارتباطی کلاسیک انجام داد.»

اگرچه گروه‌های تحقیقاتی دیگر موفق شده‌اند اطلاعات کوانتومی را در شبیه‌سازی‌های اینترنت منتقل کنند، اما تیم کومار اولین گروهی است که توانسته تله‌پورت کوانتومی را در کنار جریان واقعی داده‌های اینترنتی انجام دهد.

این دستاورد نشان می‌دهد که تحقق اینترنت کوانتومی اجتناب‌ناپذیر است و می‌تواند ابزارهای جدیدی برای اندازه‌گیری، نظارت، رمزنگاری و محاسبات ارائه دهد، بدون این‌که نیاز به بازطراحی زیرساخت‌های اینترنتی باشد.

کومار می‌گوید:

«تله‌پورت کوانتومی امکان ایجاد اتصال‌های امن کوانتومی بین نقاط جغرافیایی دوردست را فراهم می‌کند. بسیاری تصور می‌کردند که نیاز به زیرساخت‌های خاصی برای ارسال ذرات نور خواهد بود، اما اگر طول‌موج‌ها را به‌درستی انتخاب کنیم، نیازی به زیرساخت جدید نخواهد بود. ارتباطات کلاسیک و کوانتومی می‌توانند همزمان و در کنار هم وجود داشته باشند.»

این تحقیق در مجله Optica منتشر شده است.

ترجمه مجله علمی کازمولوژی 

Instagram.com/cozmology