رکورد دورنوردی کوانتوم شکسته شد

کرونوس – نظریات و آزمایشات گوناگون نشان داده که رایانه‌های کوانتومی در آینده با استفاده از ویژگی‌های خاص مکانیک کوانتوم قادر به انجام اعمالی بسیار فراتر از آن‌چه در حال حاضر با قدرتمندترین ابررایانه‌ها امکان‌پذیر است خواهند بود.

کامپیوترهای کوانتومی از طریق اینترنت کوانتومی با یکدیگر ارتباط برقرار خواهند کرد. این ارتباط بسیار پیچیده‌تر از اتصال آن‌ها با استفاده از خط تلفن است. یکی از شروط لازم در رایانش کوانتومی این است که ذراتی که محاسبات را انجام می‌دهند بایستی درهم‌تنیده باشند؛ یک پدیده‌ی مکانیک کوانتوم که در آن هر یک از ذرات بخشی از یک حالت واحد را دارا خواهد بود. ایجاد تغییر در یکی از ذرات درهم‌تنیده موجب ایجاد فوری تغییرات در ذرات دیگر می‌شود و سرعت این عمل ربطی به فاصله‌ی ذرات از یکدیگر ندارد.

متأسفانه این حالت‌های درهم تنیده به سادگی از بین می‌روند. با این اوصاف چگونه می‌توان از آن‌ها برای برقراری ارتباط بین رایانه‌ها استفاده کرد؟ این‌جاست که دورنوردی کوانتومی (Quantum Teleportation) وارد می‌شود. در دورنوردی کوانتوم، حالت درهم‌تنیده میان دو ذره منتقل می‌شود. این تکنیک خیلی کارآمد نیست و دانشمندان سخت در تلاش‌اند تا درصد موفقیت این روند را بالا ببرند.

تیمی از محققان از چندین سازمان در مقاله‌ای که روی PRX Quantum منتشر شده گزارشی از شکستن یک رکورد منتشر کرده‌اند. بر اساس این مقاله، این پژوهشگران توانسته‌اند کیوبیت‌ها (بیت‌های کوانتوم) را در یک شبکه‌ی ۴۴ کیلومتری از فیبر نوری با دقتی بیش از ۹۰٪ به صورت پایدار انتقال دهند.

پاناگیوتیس اسپنتزوریس، رئیس برنامه‌ی علوم کوانتومی در Fermilab و یکی از نویسندگان مقاله در بیانیه‌ای گفت: «ما از این نتایج هیجان زده‌ایم. این یک موفقیت بزرگ در ساخت فناوری‌ای است که ارتباطات جهانی را منقلب خواهد کرد.»

دورنوردی کوانتومی آن‌طور که در داستان‌های علمی-تخیلی مطرح می‌شود کار نمی‌کند. در تلپورتیشن کوانتومی، آنچه شما منتقل می‌کنید خود ذرات نیست، بلکه وضعیت ذرات است که به واسطه‌ی یک کانال کوانتومی و یک کانال کلاسیک انتقال می‌یابد. ذره‌ی فرستنده حامل کیوبیت اصلی است. هنگام شکل‌گیری تعامل میان این ذره و جفت درهم‌تنیده‌اش یک «سیگنال کلاسیک» که حاوی اطلاعات در مورد وضعیت کیوبیت اصلی است ایجاد می‌شود. این سیگنال به همراه نیمه‌ی دیگر جفت درهم‌تنیده به گیرنده ارسال شده و گیرنده با استفاده از آن‌ها می‌تواند به بازسازی کیوبیت اصلی بپردازد.

این موفقیت نتیجه‌ی همکاری میان Fermilab ،AT&T، مؤسسه‌ی فناوری کالیفرنیا (Caltech)، دانشگاه هاروارد، آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا و دانشگاه کلگری است. سیستم‌هایی که این انتقال از راه دور کوانتومی بر روی آن‌ها انجام شد، توسط برنامه‌ی تحقیقاتی دولتی و خصوصی Caltech در مورد «شبکه‌ها و فناوری‌های کوانتومی هوشمند» یا IN-Q-NET ساخته شده بودند.

ماریا اسپیروپولو، استاد فیزیک مؤسسه فناوری کالیفرنیا و مدیر برنامه تحقیقاتی IN-Q-NET توضیح داد: «ما بسیار افتخار می‌کنیم که به این مهم در سیستم‌های حمل و نقل کوانتومی پایدار، با عملکرد بالا و مقیاس‌پذیر دست یافته‌ایم.» این نتایج پس از بروزرسانی سیستم‌ها در سه‌ماهه‌ی دوم سال 2021 دقیق‌تر نیز خواهد شد.

کامپیوترهای کوانتومی هنوز ساخته نشده‌اند؛ اما ابداع زیرساخت‌هایی برای کار آن‌ها بسیار مهم به نظر می‌رسد. وزارت انرژی ایالات متحده نقشه راه خود را برای اینترنت کوانتومی ملی در ژوئیه گذشته منتشر کرد.

درباره هیأت تحریریه

این مقاله توسط هیأت تحریریه نوشته ویا ویرایش شده است. عضویت در هیأت تحریریه با توجه به «شرایط همکاری با کرونوس» برای عموم آزاد است.

آیا می‌دانستید؟

ویدیو: نژاد (قسمت دوم)

کرونوس – ویدیوی دوم و آخر از مجموعه‌ی «نژاد و نژاد آریایی» روی یوتیوب و …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

حمایت مالی از گروه کرونوس