دانشمندان برای اولین بار موفق به اجرای دورفرستی کوانتومی در بستر اینترنت با ترافیک بالا شدند

دانشمندان با موفقیت یک حالت کوانتومی نور را بیش از ۳۰ کیلومتر درون یک کابل فیبر نوری مملو از ترافیک اینترنتی جابجا کردند. این دستاورد مهندسی، که دورفرستی (تله‌پورت) کوانتومی نام دارد، پیش‌تر ناممکن دانسته می‌شد.

این کار تحسین‌برانگیز دانشمندان آمریکایی با مفهوم کلی «تله‌پورت» تفاوت دارد؛ یعنی کیوبیت‌های (بیت‌های کوانتومی) جابجاشده همچنان باید فاصله بین دو نقطه را طی کنند. پس این پیشرفت به این معنی نیست که شما می‌توانید صبح‌ها در یک لحظه از تخت به محل کار بروید، یا فیلم‌های محبوب خودتان را با سرعت بیشتری دانلود کنید.

اما قابلیت دورفرستی حالت‌های کوانتومی از طریق زیرساخت‌های فعلی یک قدم بزرگ در توسعه شبکه‌های کامپیوترهای کوانتومی، رمزگذاری پیشرفته، یا روش‌های قدرتمند و جدید نظارت است.

دانشمندان دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا که این تحقیق را انجام داده‌اند، می‌گویند هیچ‌کس تصور نمی‌کرد که چنین چیزی ممکن باشد. کار آن‌ها راه جدیدی را برای ایجاد شبکه‌های کامپیوتری کلاسیک و کوانتومی روی زیرساخت‌های فیبر نوری مشترک نشان می‌دهد. آن‌ها به این ترتیب ارتباطات کوانتومی را وارد مرحله جدیدی کرده‌اند.

در دورفرستی کوانتومی، احتمال‌های کوانتومی یک شیء در یک نقطه گرفته می‌شود و با نابودکردن دقیق آن، همان تعادل احتمالات در یک شیء یکسان در نقطه‌ای دیگر ایجاد می‌گردد.

این تغییر حالت در یک لحظه اتفاق می‌افتد. اما پیش از آن، باید هویت کوانتومی دو شیء درهم‌تنیده شود، و این کار نیازمند ارسال یک موج اطلاعات در فضا است.

حالت کوانتومی یک شیء یک تابع احتمالاتی است که تنها چند لحظه پس از ایجاد، در معرض خطر نابودی و تبدیل‌شدن به لحظه‌های واقعیت قرار دارد. به این پدیده ناهمدوسی کوانتومی می‌گویند که در اثر تماس شیء با امواج الکترومغناطیسی یا گرما رخ می‌دهد. در نتیجه در کامپیوترهای کوانتومی، کیوبیت‌ها باید از محیط اطراف ایزوله شوند تا همدوسی خود را حفظ کنند.

دورفرستی کوانتومی از طریق اینترنت

حفاظت از حالت‌های کوانتومی درون یک کامپیوتر دشواری‌های خود را دارد. اما ارسال یک فوتون از طریق یک کابل نوری، پر از داده‌های تراکنش‌های بانکی، ویدیوهای گربه‌ها و پیام‌های متنی، و حفاظت از حالت کوانتومی آن کاری به مراتب دشوارتر است.

دانشمندان برای حفظ فوتون خود در یک جریان ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه‌ای ترافیک اینترنت، تکنیک‌های مختلفی را اجرا کردند که کانال فوتون را محصور می‌کرد و احتمال پخش‌شدن و ترکیب آن با امواج دیگر را کاهش می‌داد.

این دانشمندان دریافتند که واقعاً می‌توانند یک ارتباط کوانتومی را بدون تداخل با کانال‌های کلاسیک موجود در همان کابل برقرار کنند.

پیش از این محققان دیگر نیز با موفقیت اطلاعات کوانتومی را درون جریان‌های داده‌های کلاسیک در یک شبکه شبیه‌سازی‌شده اینترنت جابجا کرده بودند. اما این اولین بار است که دانشمندان موفق شدند این کار را درون یک اینترنت واقعی انجام دهند.

هر آزمایش جدیدی در این حوزه ثابت می‌کند که اینترنت کوانتومی یک پدیده اجتناب‌ناپذیر است. حالا طبق یافته‌های این پژوهش جدید، مهندسان کامپیوتر می‌توانند بدون نیاز به طراحی مجدد اینترنت به توسعه شبکه‌های کوانتومی بپردازند.

دورفرستی کوانتومی این قابلیت را فراهم می‌کند که گره‌های بسیار دور پردازنده‌های کوانتومی به یکدیگر متصل شوند. بسیاری تصور می‌کردند که هیچ‌کس انگیزه‌ای برای ساخت زیرساخت‌های لازم برای چنین کاری را ندارد. اما حالا مشخص شده که اصلاً نیازی به زیرساخت‌های جدید نیست. شبکه‌های کلاسیک و شبکه‌های کوانتومی می‌توانند همزمان در یک زیرساخت فیبر نوری وجود داشته باشند.

دانشمندان نتایج پژوهش خود را در ژورنال Optica منتشر کرده‌اند.