بیاید در مورد یه خبر خیلی باحال حرف بزنیم که شاید آینده‌ی اینترنت و ارتباطات رو عوض کنه! دانشمندها تونستن “کبیت‌های مولکولی” (Qubits) بسازن که تو فرکانس‌های مخابراتی کار می‌کنن. خب، اول بگم کبیت چیه: کبیت همون واحد اطلاعاتیه که تو محاسبات کوانتومی اهمیت داره، یه جورایی مثل بیت‌های کامپیوترای معمولی، فقط خیلی خیلی باحال‌تر و پیچیده‌تر!
تا حالا کلی حرف از اینترنت کوانتومی شنیدیم؛ فناوری‌ای که قراره ما رو به ارتباطات فوق‌امن، پردازش سریع‌تر و حتی حسگرهای فضاپیما-طور نزدیک کنه. ولی همیشه یه مشکل بزرگ سر راه بوده: اینکه چطور اطلاعات بین دستگاه‌هایی که با مغناطیس کار می‌کنن و سیستم‌هایی که با نور (اپتیک) سر و کار دارن، رد و بدل شه. نور معمولا برای انتقال اطلاعات بین شهرها استفاده می‌شه (مثلاً از طریق کابل‌های فیبر نوری)، ولی خود دستگاه‌های کوانتومی با مغناطیس بهتر جواب می‌دن. اینجا همونجاست که موضوع جذاب ما وارد می‌شه!
محقق‌هایی از دانشگاه شیکاگو، برکلی، آزمایشگاه آرگون و آزمایشگاه لارنس برکلی، اومدن و یه راه حل خفن پیدا کردن: اون‌ها کبیت‌هایی ساختن که با یه عنصر خاص به اسم اربیوم (Erbium) ساخته شدن. اربیوم رو دوست دارن چون هم خواص نوری خیلی تمیز داره (یعنی نور رو دقیق و واضح رد می‌کنه) هم خاصیت مغناطیسی قوی. اینطوری این کبیت‌های شاخ همزمان می‌تونن نقش پلی باشن بین دنیای مغناطیس و دنیای نور!
حالا چرا کارشون مهمه؟ چون این کبیت‌های جدید، دقیقاً تو همون فرکانس‌هایی کار می‌کنن که شبکه‌های اینترنت امروزی (یعنی همون شبکه‌ی فیبر نوری که تو دنیا پهنه) جواب می‌دن. یعنی این کبیت‌ها می‌تونن مستقیماً به شبکه فعلی وصل بشن و دیگه نیازی به دستگاه‌های تبدیلی عجیب غریب نیست! مثلاً می‌شه اطلاعات رو تو حالت مغناطیسی یه مولکول ذخیره کرد و بعدش با نور، همون اطلاعات رو خوند یا رد کرد – اونم با تجهیزاتی که همین الان پایه کاره.
یکی از تیم تحقیق گفته: «اینا همزمان هم می‌تونن در دنیای نانو (خیلی ریز)، بین مغناطیس و نور ارتباط برقرار کنن.» مثلاً، اطلاعات رو تو “وضعیت مغناطیسی” یه مولکول می‌نویسن و بعد با نوری که طول موجش برای شبکه‌های نوری حال حاضر مناسبه، اون رو می‌خونن و می‌فرستن این‌ور و اون‌ور – خیلی دیگه شیک و مجلسی!
حالا کاربرداش چیه؟ می‌تونین از همین کبیت‌ها به عنوان حسگرهای فوق پیشرفته هم استفاده کنین. مثلاً می‌شه اونا رو تو محیط‌های خیلی عجیبی مثل سیستم‌های زیستی (یعنی داخل بدن یا سلول!) کار بذارین تا میدان مغناطیسی، دما یا فشار رو اونقدر دقیق اندازه بگیرن که با هیچ ابزاری ممکن نبود.
یکی از جذابیت‌های این مولکول‌ها اینه که خیلی انعطاف‌پذیرن، یعنی می‌شه فرمول شیمیاییشون رو تغییر داد تا به محیط‌های مختلف (حتی چیپ‌ست‌های سیلیکونی که تو کامپیوترها و گوشی‌هاس) بخورن.
یکی از دانشجوهای این پروژه گفته: «ما کلی دلیل داریم که نشون می‌ده این بستر می‌تونه حسابی برای گسترش کاربردهای کبیت رقابت کنه و کمک کنه روش‌های نویی برای ترکیب خواص نوری و مغناطیسی پیدا کنیم.» یعنی با این کار، سبد فناوری‌های کوانتومی گسترده‌تر می‌شه و می‌تونن با خلاقیت بیشتری ازشون تو جاهای مختلف استفاده کنن.
تازه آزمایش‌هاشون نشون داده این کبیت‌های اربیومی دقیقاً با فرکانس‌هایی که الان تو فوتونیک سیلیکونی (سیستم‌های اپتیکی مبتنی بر چیپ سیلیکونی) استفاده می‌شه، جور در میاد. فوتونیک سیلیکونی هم یه فناوریه که نور رو روی تراشه کنترل می‌کنه و تو مخابرات، سنسورهای پیشرفته و پردازش داده کاربرد داره.
یکی دیگه از دانشمندها گفته که این کبیت‌ها عملاً آماده ساخت شبکه کوانتومی هستن که همین الانم بتونیم به زیرساخت اینترنت فعلی وصلشون کنیم. حتی خاصیت ایجاد سیستم‌هایی با چندین کبیت (چندتایی) رو هم نشون دادن، یعنی می‌شه سنسورهای ترکیبی خیلی قوی درست کرد یا به شبکه‌های بزرگ کوانتومی فکر کرد.
یکی دیگه از علوم جذاب این پروژه، استفاده از شیمی مصنوعی بود. یعنی دانشمندها با روش‌های شیمیایی خاص ساختار اربیوم رو طوری دستکاری کردن که بشه خواص الکترونیکی و نوری‌ش رو دقیقاً بهینه کرد. پروفسور مورد نظر گفته این کار نشون می‌ده با شیمی مصنوعی کاملاً می‌شه مواد کوانتومی سفارشی ساخت که دقیقاً همون چیزی باشه که برای کاربردهای شبکه‌ای، حسگری و پردازش اطلاعات کوانتومی لازم داریم.
کل این پروژه تو مجله علمی Science چاپ شده و حسابی سر و صدا کرده. خلاصه اینکه اینترنت کوانتومی و ارتباط امن و سریع، از همیشه به ما نزدیک‌تر شده! اگر مثل من عاشق تکنولوژی هستی، این خبر از اون خبره که دوست داری تو مهمونیا تعریف کنی!
منبع: +
