یک تیم پژوهشی در دانشگاه Heriot-Watt موفق شد با اتصال دو شبکه مستقل، یک گام به اینترنت کوانتومی نزدیکتر شود.
به گزارش سرویس علمی تکناک، اینترنت کوانتومی ایدهای است که دانشمندان سالها درباره آن صحبت کردهاند. در چنین اینترنتی، اطلاعات به جای عبور از سیمها و سیگنالهای معمولی، از طریق ارتباط مستقیم ذرات نور منتقل میشود. این ارتباط عجیب «درهمتنیدگی» نام دارد و باعث میشود که تغییر وضعیت یک ذره بلافاصله بر ذره دیگر اثر بگذارد، حتی اگر از هم دور باشند. آزمایش جدید نشان میدهد که این ایده در حال تبدیل شدن به یک فناوری واقعی است.
محققان این پژوهش جدید، نمونه اولیه شبکهای را ساختند که میتواند اطلاعات کوانتومی را میان هشت کاربر جابهجا نماید و آن را به هر سمتی که لازم است منتقل کند.
نکته جالب پژوهش این است که محققان برای ساخت شبکه خود از تجهیزات عجیب یا بسیار گران استفاده نکردند. آنها تنها از یک فیبر نوری معمولی استفاده کردند. این فیبر مانند نمونههایی است که در بسیاری از سیستمهای اینترنت خانگی استفاده میشود. نور هنگام عبور از این فیبر در مسیرهای مختلف پخش میشود و رفتاری آشوبگونه دارد. تیم پژوهشی توانست از همین ویژگی استفاده کند و آن را به ابزاری برای کنترل ارتباطهای کوانتومی تبدیل کند.
دکتر Natalia Herrera Valencia که یکی از اعضای اصلی تیم است، توضیح داد که نور هنگام عبور از صدها مسیر ریز داخل فیبر در جهات مختلف پخش میشود و همین رفتار به محققان کمک کرد تا یک مدار نوری انعطافپذیر بسازند. آنها توانستند با کنترل نور در ورودی فیبر، خروجی آن را به گونهای شکل دهند که درهمتنیدگی در مسیرهای مختلف میان کاربران توزیع شود. این شبکه میتواند در کسری از ثانیه مسیرهای ارتباطی را تغییر دهد و ارتباطهای محلی، سراسری یا ترکیبی ایجاد کند.
یکی دیگر از مزیتهای این شبکه، پشتیبانی از روش مولتی پلکسینگ است. این روش به چند کاربر اجازه میدهد که همزمان از یک فیبر استفاده کنند بدون اینکه اختلالی ایجاد شود. در سیستمهای معمولی مخابرات هم از همین روش استفاده میشود. این بار پژوهشگران توانستند همین ایده را وارد دنیای ارتباطات کوانتومی کنند و چند جریان اطلاعات کوانتومی را همزمان انتقال دهند.
مهمترین بخش این آزمایش، انتقال همزمان درهمتنیدگی میان چهار کاربر دور از هم بود. این کار با روش teleportation کوانتومی انجام شد. به بیان ساده، تیم توانست وضعیت کوانتومی یک ذره را بدون جابهجایی فیزیکی آن به جای دیگری منتقل کند. چنین قابلیتی در آینده میتواند پایه اصلی اینترنت کوانتومی و ارتباطات فوقسریع باشد.
دکتر Valencia گفت: «ما توانستیم درهمتنیدگی را به هرجا که خواستیم هدایت کنیم و حتی آن را انتقال دهیم.» وی تأکید کرد که این کار تنها با استفاده از یک فیبر ساده انجام شده است. پژوهشگران بیان کردند که این اولینبار است چنین سطحی از کنترل و انعطافپذیری در یک شبکه کوانتومی نشان داده میشود.
این پیشرفت تنها برای ارتباطات مفید نیست و میتواند آینده رایانههای کوانتومی را نیز تغییر دهد. متخصصان معتقد هستند که رایانههای کوانتومی آینده به احتمال زیاد از چند دستگاه کوچکتر تشکیل میشوند، که با استفاده از درهمتنیدگی به یکدیگر وصل شدهاند. این روش باعث میشود که توان پردازشی افزایش یابد و سیستمها قابلگسترش باشند. پروفسور Mehul Malik بیان کرد: «محاسبات کوانتومی میتواند روش ساخت داروها، توسعه باتریها و پیشرفت یادگیری ماشین را دگرگون کند.» وی تصریح کرد که اتصال چند رایانه کوچکتر به کمک این شبکه یکی از بهترین روشهای توسعه این فناوری است.
این پروژه بخشی از برنامه Integrated Quantum Networks یا IQN Hub است که در بریتانیا با بودجه ۲۲ میلیون پوند اجرا میشود. این برنامه بهوسیله دانشگاه Heriot-Watt هدایت میشود و هزینه آن را Engineering and Physical Sciences Research Council یا EPSRC تأمین میکند. در این طرح چهارده دانشگاه و بیش از پنجاه شرکت حضور دارند تا نخستین شبکه کوانتومی گسترده کشور تا سال ۲۰۳۵ ساخته شود.
این تحقیق در همکاری میان آزمایشگاه Beyond Binary Quantum Information و آزمایشگاه Edinburgh Mostly Quantum انجام شد و پشتیبانی اضافی European Research Council و Royal Academy را دریافت کرد. پژوهشگران عنوان کردند: «اصولی که در این آزمایش نشان داده شدهاند بهراحتی قابل گسترش هستند و نسخههای بزرگتر این شبکه میتواند در سالهای آینده شکل بگیرد.»
