خب بچه‌ها، بذارین یه خبر هیجان‌انگیز رو براتون تعریف کنم! محقق‌ها تونستن یه نوع جدید از “کیوبیت” بسازن که می‌تونه همون اطلاعات کوانتومی رو با استفاده از تکنولوژی فیبر نوری فعلی انتقال بده! یعنی داریم کم‌کم به همون رویای اینترنت کوانتومی نزدیک میشیم که شاید یه روزی با همین کابل‌های فعلی اینترنت، اطلاعات کوانتومی رو رد و بدل کنیم.
حالا اگه بخوایم ساده توضیح بدیم: این کیوبیت جدید از یه عنصر کمیاب به اسم “اربیوم” ساخته شده. اربیوم یه جور فلز خاصه که هم خواص نوری (یعنی با نور کار می‌کنه) داره و هم خواص مغناطیسی، که باعث میشه بتونه اطلاعات کوانتومی رو همذون با طول موج‌هایی انتقال بده که الان تو فیبرنوری استفاده می‌شن. طول موج یعنی فاصله بین دو تا قله نور، و این نشون می‌ده این کیوبیتا هم کاملاً با دستگاه‌ها و کابل‌های موجود سازگارن و نیاز نیست یه زیرساخت عجیب غریب براش بسازیم!
کلاً کیوبیت یعنی کوچکترین واحد اطلاعات تو دنیای کوانتومی، درست مثل بیت تو کامپیوترهای معمولی. با این فرق که بیت فقط می‌تونه صفر یا یک باشه، ولی کیوبیت می‌تونه همزمان صفر و یک باشه یا هر ترکیبی! به این خاصیت می‌گن سوپرپوزیشن، همون چیزی که باعث میشه کامپیوترهای کوانتومی خیلی قوی‌تر باشن.
کیوبیت‌ها انواع مختلف دارن، مثل کیوبیت‌های سوپراکنداکتور (یعنی با مدارهای الکتریکی فوق‌العاده سرد کار می‌کنن)، یا کیوبیت‌های یونی (اطلاعات توی اتم‌های باردار ذخیره میشه که با میدان مغناطیسی نگهشون می‌دارن)، یا کیوبیت‌های فوتونی (اطلاعات رو تو ذرات نور می‌ریزیم). اما این یکی که محقق‌ها ساختن اسمش کیوبیت ملکولی‌ست؛ یعنی از مولکول ساخته شده، مخصوصاً از جنس همین فلزهای کمیاب!
یه نکته جالبِ دیگه اینه که کیوبیت اربیومی همزمان می‌تونه مثل کیوبیت مغناطیسی و فوتونی عمل کنه! یعنی اطلاعات رو به شکل مغناطیسی ذخیره می‌کنه و بعد با نور (که همون فوتون هستش) میشه اطلاعاتش رو خوند. تو آزمایش‌هاشون، دانشمندها نشون دادن که میشه اسپین اربیوم (اسپین یعنی یه حالت چرخشی خیلی ریز که تو فیزیک کوانتوم خیلی مهمه) رو تو حالت سوپرپوزیشن گذاشت و با تکنیک‌هایی مثل اسپکتروسکوپی نوری (یعنی بررسی نور ساطع‌شده از مولکول‌ها) اطلاعاتش رو خوند.
حالا چرا این قضیه هیجان‌انگیزه؟ چون طول موج‌هایی که این کیوبیت اربیومی استفاده می‌کنه، همونایین که تو فیبرهای نوری (
همین کابل‌های اینترنت خودمون
) بدون مشکل رد می‌شن و اصلاً انرژی و اطلاعات زیادی تو راه تلف نمی‌شه. این یعنی میشه اطلاعات کوانتومی رو از راه دور، راحت و بدون وقفه، منتقل کرد. تازه! همین نور مخصوص خیلی راحت از سیلیکون (که بیشتر چیپ‌های کامپیوتری ازش ساخته شدن) هم عبور می‌کنه. یعنی میشه این کیوبیت‌ها رو خیلی راحت‌تر توی چیپ‌های معمولی جاداد و احتمال ساخت دستگاه‌های کوانتومی جمع و جور رو بالا برد.
یه چیز باحال دیگه اینه که هر کیوبیت ملکولی فقط اندازه یه مولکوله و حتی تا ۱۰۰ هزار برابر کوچیک‌تر از قطر یه تار موئه! چون طراحی مولکولی‌شون رو میشه با شیمی سنتزی (یعنی ساختن مواد از پایه تو آزمایشگاه)، دستکاری کرد، این کیوبیتا رو عملاً میشه تو هر محیطی جا داد: از چیپ‌های الکترونیکی تا حتی توی سلول‌های زنده (آره، دانشمندها فکرش رو هم کردن!)
رهبر این تحقیق، آقای دیوید آوشالوم از دانشگاه شیکاگو گفته: «این کارمون یه قدم جدیده برای ساخت شبکه‌های بزرگ کوانتومی که می‌تونن مستقیماً به زیرساخت نوری امروزی وصل بشن.» این یعنی اگه همین مسیر رو ادامه بدن، دیگه لازم نیست کابلی عوض کنیم یا زیرساخت کل اینترنت رو بکوبیم و از نو بسازیم!
در کل، کنترل و انعطاف‌پذیری این کیوبیت‌ها می‌تونه یکی از چالش‌های مهندسی دنیای کوانتوم یعنی “سازگار کردن سخت‌افزار کوانتوم با تکنولوژی‌های موجود” رو واقعاً کم کنه. تیم تحقیقاتی شیکاگو گفته دارن روش کار می‌کنن که این کیوبیت‌ها رو مستقیماً تو چیپ‌ها (دستگاه‌های تراشه‌ای امروزی) ادغام کنن، و این خودش دریچه‌های جدیدی برای کنترل، آشکارسازی و ارتباط ملکول‌ها باز می‌کنه.
پس خلاصه بخوام بگم: با این کشف جدیدِ دانشمندها –اونم با استفاده از یه فلز کمیاب به اسم اربیوم– یه قدم جدی به اینترنت کوانتومی و دستگاه‌های جمع و جور کوانتومی نزدیک‌تر شدیم. فکر کن، شاید چند سال آینده همین اینترنت خونه‌مون هم کوانتومی شد!
منبع: +
