مهندسان دانشگاه نورث‌وسترن موفق به تحقق انتقال کوانتومی از طریق کابل‌های فیبر نوری استاندارد شده‌اند، که نقطه عطفی در ارتباطات کوانتومی به شمار می‌رود. این دستاورد نشان می‌دهد که سیگنال‌های کوانتومی می‌توانند به طور همزمان با ترافیک اینترنت کلاسیک کار کنند، بدون نیاز به زیرساخت‌های اختصاصی، و مسیر را برای ادغام شبکه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ هموار سازند.
انتقال کوانتومی از طریق کابل‌های اینترنتی استاندارد، به واقعیت پیوست
مهندسان دانشگاه نورث‌وسترن، به موفقیتی بزرگ در عرصه ارتباطات کوانتومی دست یافتند. آنها انتقال کوانتومی (Quantum Teleportation) را از طریق کابل‌های فیبر نوری استاندارد که برای انتقال اطلاعات اینترنتی روزمره استفاده می‌شوند، با موفقیت انجام دادند. این دستاورد نشان می‌دهد که شبکه‌های ارتباطات کوانتومی می‌توانند با زیرساخت‌های موجود ادغام شوند. این امر، موانع گسترش این فناوری پیشرفته را به طور چشمگیری کاهش می‌دهد.
سازوکار انتقال کوانتومی
پدیده انتقال کوانتومی، اساس این پیشرفت است. این فرآیند، انتقال حالت یک ذره، مانند یک فوتون، را به ذره‌ای دیگر در فاصله دور، بدون جابجایی فیزیکی آن، امکان‌پذیر می‌کند. دانشمندان با بهره‌گیری از درهم‌تنیدگی کوانتومی (Quantum Entanglement) – پدیده‌ای که دو ذره را صرف نظر از فاصله بین آنها به هم پیوند می‌دهد – می‌توانند انتقال داده‌ای ایمن و تقریباً آنی را فراهم کنند.
آزمایش‌های کوانتومی معمولاً به شرایط آزمایشگاهی کنترل شده یا کابل‌های اختصاصی برای محافظت از این سیگنال‌های حساس نیاز داشتند. اما، تیم نورث‌وسترن نشان داد که سیگنال‌های کوانتومی می‌توانند همراه با داده‌های کلاسیک و بدون تداخل، منتقل شوند. این دستاورد، زمانی غیرممکن تصور می‌شد.
غلبه بر چالش‌های اساسی
اطلاعات کوانتومی که توسط فوتون‌های منفرد حمل می‌شوند، در برابر تداخل میلیون‌ها ذره نوری که در ترافیک اینترنت معمولی استفاده می‌شوند، بسیار آسیب‌پذیرند. برای رفع این مشکل، محققان، مطالعات دقیقی روی نحوه پراکندگی نور در کابل‌های فیبر نوری انجام دادند. آنها طول موج خاصی را کشف کردند که تداخل را به حداقل می‌رساند. همچنین، فیلترهای ویژه‌ای را برای کاهش نویز ناشی از انتقال داده‌های استاندارد به‌کار گرفتند.
این رویکرد جدید، به سیگنال‌های کوانتومی و کلاسیک اجازه می‌دهد تا در یک کابل به‌طور همزمان منتقل شوند. این دستاورد، باور رایج مبنی بر نیاز شبکه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ به زیرساخت‌های کاملاً جدید، را به چالش می‌کشد. پرم کومار، محقق اصلی و استاد دانشکده مهندسی مک‌کورمیک نورث‌وسترن، می‌گوید: “کار ما راه را برای نسل بعدی شبکه‌های کوانتومی و کلاسیک که زیرساخت فیبر نوری یکپارچه‌ای را به اشتراک می‌گذارند، هموار می‌کند.”
کاربردهای آینده و تاثیرات جهانی
امکان انتقال سیگنال‌های کوانتومی از طریق کابل‌های موجود، فرصت‌های جذابی را در زمینه‌های مختلف ایجاد می‌کند:
- ارتباطات ایمن: شبکه‌های کوانتومی، امنیت بی‌نظیری فراهم می‌کنند، زیرا هرگونه تلاش برای دستکاری داده‌ها، بلافاصله قابل تشخیص است.
- محاسبات کوانتومی توزیع شده: اتصال چندین کامپیوتر کوانتومی در مکان‌های مختلف، بدون نیاز به سیستم‌های تخصصی، آسان‌تر می‌شود.
- فناوری‌های پیشرفته: از رمزگذاری و مترولوژی گرفته تا آزمایش‌های فیزیک بنیادی، پیوندهای کوانتومی پایدار می‌توانند بخش‌های متعددی را دگرگون کنند.
تیم تحقیقاتی، قصد دارد با آزمایش کابل‌های طولانی‌تر و بررسی ساختارهای چند گره‌ای، کار خود را گسترش دهد. این پیشرفت‌ها می‌تواند زمینه را برای شبکه‌های کوانتومی منطقه‌ای و در نهایت جهانی فراهم کند.
شروع عصری جدید در ارتباطات
انتقال کوانتومی، از حدس و گمان‌های نظری به ابزاری کاربردی با پتانسیل انقلابی تبدیل شده است. تیم نورث‌وسترن، با نشان دادن اینکه کانال‌های ارتباطی موجود می‌توانند از داده‌های کوانتومی پشتیبانی کنند، زمینه را برای ادغام شبکه‌های کوانتومی و کلاسیک فراهم کرده است. این موفقیت، نه تنها هزینه‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه زمان گسترش فناوری‌های کوانتومی را نیز کوتاه‌تر می‌کند.
همزمان با پیشرفت محققان و گسترش مرزهای دانش، در آینده ممکن است شاهد همکاری یکپارچه شبکه‌های کوانتومی و کلاسیک باشیم و عصر جدیدی از ارتباطات ایمن و کارآمد آغاز شود.
مطالعه‌ای که این یافته‌ها را شرح می‌دهد، در مجله Optica منتشر شده است.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: earth
