نخستین تله‌پورت کوانتومی جهان محقق شد

پژوهشگران دانشگاه Nanjing در چین برای نخستین بار در جهان موفق شدند، تله‌پورت کوانتومی یک کیوبیت فوتونی با طول‌موج مخابراتی را به یک حافظه کوانتومی حالت‌جامد مبتنی بر یون‌های اربیوم انجام دهند.

به گزارش تک‌ناک، این آزمایش که به رهبری دکتر Xiao-Song Ma انجام شد، نقطه عطفی در حوزه ارتباطات کوانتومی به حساب می‌آید، چرا که تمام تجهیزات آن با باند مخابراتی رایج در شبکه‌های فیبر نوری کنونی سازگار هستند و نیازی به تبدیل فرکانسی نداشتند. این رویداد علمی می‌تواند فصل جدیدی را در توسعه زیرساخت‌های اینترنت کوانتومی رقم بزند.

پژوهشگران موفق شدند بدون اتلاف سیگنال، داده‌های کوانتومی را از فوتون به حافظه حالت‌جامد منتقل کنند و زیرساختی برای ساخت شبکه‌های کوانتومی بزرگ‌مقیاس فراهم سازند.

تله‌پورت کوانتومی، فرایندی است که طی آن حالت کوانتومی یک ذره، بدون جابه‌جایی فیزیکی آن، به سرعت از مکانی به مکان دیگر منتقل می‌شود. این فناوری بر پایه پدیده درهم‌تنیدگی کوانتومی عمل می‌کند؛ حالتی که در آن دو ذره چنان به‌هم وابسته‌ هستند که تغییر وضعیت یکی، بلافاصله وضعیت دیگری را در هر فاصله‌ای تحت‌تأثیر قرار می‌دهد.

تیم تحقیقاتی در این آزمایش پیشرفته، پنج سامانه مجزا و به‌هم‌پیوسته را به‌کار گرفت، که شامل آماده‌سازی حالت ورودی، منبع فوتون‌های درهم‌تنیده (EPR-source) مبتنی بر تراشه فوتونیک، ماژول اندازه‌گیری Bell-state، حافظه کوانتومی اربیومی و سامانه تنظیم دقیق فرکانسی با استفاده از کاواک Fabry-Pérot و تکنیک Pound-Drever-Hall (PDH) بودند.

یکی از اهداف کلیدی این پروژه، تلفیق حافظه حالت‌جامد با تله‌پورت کوانتومی به‌ منظور ذخیره‌سازی موقت اطلاعات کوانتومی و انتقال آن در فواصل طولانی بود. چنین حافظه‌هایی نقشی اساسی در حفظ درهم‌تنیدگی و پایداری ارتباط در شبکه‌های کوانتومی ایفا می‌کنند و می‌توانند به‌ عنوان نقاط تکرارکننده در ستون فقرات اینترنت کوانتومی آینده قرار گیرند.

دکتر Ma در گفت‌وگو با Phys.org بیان کرد: «تله‌پورت کوانتومی همواره یکی از جذاب‌ترین پروتکل‌ها در ارتباطات کوانتومی است، چرا که می‌تواند بدون افشای اطلاعات، حالت کوانتومی را منتقل کند. ما توانستیم برای نخستین بار این فرایند را با حافظه کوانتومی اربیومی و بدون نیاز به تبدیل فرکانسی انجام دهیم.»

یکی از دستاوردهای مهم این پژوهش، استفاده از تجهیزات کاملاً سازگار با شبکه‌های فیبر نوری امروزی است. برخلاف سامانه‌های پیشین که به تبدیل فرکانس نیاز داشتند، سامانه کنونی در همان باند مخابراتی فعالیت می‌کند و به‌راحتی می‌تواند در شبکه‌های واقعی پیاده‌سازی شود.

دکتر Ma در ادامه تصریح کرد: «پلتفرم سازگار با مخابرات ما برای تولید، ذخیره و پردازش حالت‌های کوانتومی نور، راهکاری بسیار امیدبخش برای توسعه شبکه‌های کوانتومی در مقیاس گسترده ارائه می‌دهد.»

پژوهشگران اکنون در پی افزایش مدت‌ زمان ذخیره‌سازی داده‌های کوانتومی و بهبود بازده حافظه می‌باشند، که دو مؤلفه حیاتی برای کاربردی‌سازی این فناوری در شبکه‌های ارتباطی جهانی هستند.

با این موفقیت چشمگیر، مسیر توسعه اینترنت کوانتومی پایدار، امن و مبتنی بر فیبر نوری بیش از پیش هموار شده است.