اولین تلپورت کوانتومی از طریق اینترنت به تحقق پیوست؛ تحول عمیق در ارتباطات آینده

تصور کنید که اطلاعات به سرعت و بی‌هیچ مشکلی از جایی به جای دیگر منتقل شوند، بدون هیچ‌گونه تأخیر یا خرابی! اکنون، به لطف یک پیشرفت شگرف در علم و فناوری، محققان توانسته‌اند برای نخستین بار، وضعیت کوانتومی نور را از طریق کابل‌های فیبر نوری به مسافت بیش از 30 کیلومتر و در میان حجم زیادی از ترافیک اینترنتی انتقال دهند. این دستاورد که در گذشته غیرممکن به نظر می‌رسید، به واقعیت تبدیل شده است.

تلپورت کوانتومی چیست؟

تلپورت کوانتومی فرایندی است که در آن وضعیت کوانتومی یک ذره (مانند فوتون) به طور بی‌درنگ و بدون حرکت فیزیکی آن، به ذره‌ای دیگر منتقل می‌شود. این انتقال از طریق «درهم‌تنیدگی کوانتومی» انجام می‌شود، به طوری که وضعیت دو ذره در یک لحظه به‌طور همزمان تغییر می‌کند. تلپورت کوانتومی از اصول فیزیک کوانتومی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند و می‌تواند کاربردهایی در توسعه اینترنت کوانتومی، امنیت داده‌ها و سیستم‌های ارتباطی پیشرفته داشته باشد.

انجام موفقیت آمیز اولین تلپورت کوانتومی در دنیا

بنابر گزارشی که توسط Science Alert منتشر شده، در ایده جدید محققان، آنها موفق شده‌اند برای اولین بار در تاریخ، این نظریه را به یک نمود عملی رسانده و وضعیت کوانتومی نور را از طریق کابل‌های فیبر نوری به مسافت بیش از 30 کیلومتری منتقل کنند.

اگرچه این نمایش شگفت‌انگیز که توسط محققان آمریکایی در سال 2024 به انجام رسید، به شما کمک نمی‌کند تا برای رسیدن به محل کار از ترافیک صبحگاهی عبور کنید یا ویدیوهای محبوب گربه‌ها را سریع‌تر دانلود کنید، اما توانایی انتقال وضعیت‌های کوانتومی از طریق زیرساخت‌های موجود، گامی بزرگ به سوی ایجاد شبکه‌های محاسباتی کوانتومی، تقویت رمزنگاری یا روش‌های جدید و قدرتمند سنجش است.

پرم کومار، مهندس محاسبات از دانشگاه نورت‌وسترن و یکی از رهبران این تحقیق می‌گوید:

این اتفاق بسیار هیجان‌انگیز است زیرا هیچ‌کس فکر نمی‌کرد که رسیدن به چنین امکانی برای بشر ممکن باشد. کار ما مسیری را نشان می‌دهد که شبکه‌های کوانتومی و کلاسیکی بتوانند از یک زیرساخت مشترک فیبر نوری استفاده کنند. اساساً این درب را به روی انتقال ارتباطات کوانتومی به سطح بعدی باز می‌کند.

اگرچه این فرآیند به نوعی شبیه به سیستم‌های انتقالی در فیلم‌های علمی-تخیلی مانند سریال استار ترک است که مسافران را در چشم بر هم زدنی از زمان و فضا عبور می‌دهند، تلپورتیشن در واقع به معنای گرفتن احتمال‌های کوانتومی یک شیء در یک مکان و با تخریب آن، ایجاد همان تعادل از احتمالات در شیء مشابهی در مکانی دیگر است. با این حال، اندازه‌گیری همزمان این دو شیء سرنوشتشان را در همان لحظه رقم می‌زند، اما فرایند درهم‌تنیدگی هویت‌های کوانتومی آنها همچنان نیازمند ارسال یک موج اطلاعاتی بین دو نقطه فضایی است.

نکته برتری این روش آن است که انتقال کوانتومی در یک فضای واقعی و بر بستر اینترنت انجام شده است.

وضعیت کوانتومی هر شیء شبیه به یک لکه مبهم از احتمال است که در لحظه ایجاد، در معرض خطر محو شدن به واقعیت قرار دارد. امواج الکترومغناطیسی و برخورد ذرات متحرک به سرعت می‌توانند اهمیت کوانتومی را به هم بریزند، مگر آنکه این وضعیت به نحوی محافظت شود. این حفاظت در داخل کامپیوترها راحت‌تر است، اما ارسال یک فوتون در میان فیبرهای نوری که پر از تراکنش‌های بانکی، ویدیوهای فان و پیام‌های متنی است، در حالی که وضعیت کوانتومی آن حفظ شود، کاری بسیار دشوارتر است.

در همین رابطه بخوانید:

– اینترنت کوانتومی چیست و چرا کشورهای پیشرفته به دنبال آن هستند؟

برای محافظت از وضعیت گرانبهای فوتون تنها در برابر جریان 400 گیگابیت بر ثانیه‌ای ترافیک اینترنت، تیم تحقیقاتی از تکنیک‌های مختلفی استفاده کردند که کانال فوتون را محدود کرده و احتمال پراکندگی و اختلاط آن با امواج دیگر را کاهش دادند. کومار در این باره می‌گوید:

ما به دقت بررسی کردیم که چگونه نور پراکنده می‌شود و فوتون‌هایمان را در نقطه‌ای قرار دادیم که این مکانیزم پراکندگی حداقل باشد. ما متوجه شدیم که می‌توانیم ارتباطات کوانتومی را بدون تداخل از کانال‌های کلاسیکی که به‌طور همزمان وجود دارند، انجام دهیم.

در حالی که گروه‌های تحقیقاتی دیگر توانسته‌اند اطلاعات کوانتومی را در کنار جریان داده‌های کلاسیکی در شبیه‌سازی‌های اینترنت منتقل کنند، تیم کومار اولین گروهی است که توانسته وضعیت کوانتومی را در کنار یک جریان اینترنتی واقعی تلپورت کند.

اولین قدم‌ها برای اینترنت کوانتومی

هر آزمایش بیشتری نشان می‌دهد که اینترنت کوانتومی اجتناب‌ناپذیر است و به مهندسان محاسباتی ابزاری کاملاً جدید برای اندازه‌گیری، نظارت، رمزنگاری و محاسبه دنیای ما به روشی که هیچ‌گاه پیش از این ممکن نبوده است، می‌دهد، بدون اینکه نیازی به بازسازی اینترنت برای این کار باشد.

کومار در پایان می‌گوید:

تلپورت کوانتومی توانایی فراهم آوردن اتصال کوانتومی ایمن بین گره‌های جغرافیایی دور از هم را دارد.

او همچنین اشاره می‌کند که بسیاری از مردم مدت‌ها تصور می‌کردند که هیچ‌کس زیرساخت‌های تخصصی برای ارسال ذرات نور نخواهد ساخت:

اگر طول موج‌ها را به درستی انتخاب کنیم، دیگر نیازی به ساخت زیرساخت‌های جدید نخواهیم داشت. ارتباطات کلاسیکی و کوانتومی می‌توانند در کنار هم وجود داشته باشند.

این تحقیق در نشریه Optica منتشر شده و می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به آن مراجعه کنید.