اتصال اینترنت کوانتومی

اتصال اینترنت کوانتومی

محققان آزمایشگاه كاستلر بروسل در پاریس موفق به اجرای یك پروتكل بدیع تبادل درهم تنیدگی هیبریدی شده‌اند که اتصال بسترهای متفاوت در اینترنت كوانتومی را امکان‌پذیر می‌کند.

محققان گامی مهم در جهت پیشرفت شبکه های کوانتومی ناهمگن برداشته‌اند. آن‌ها راهی برای اتصال انواع مختلف گره های کوانتومی را ثابت کرده‌اند که لزوماً بر اساس یک نوع رمزگذاری نیست. فعال کردن چنین پیوندی، یک لازمه‌ی اساسی برای اتصال درونی بسترهای فیزیکی مختلف است که می‌توانند وظایف اختصاصی کوانتومی را انجام دهند.

شبکه های کوانتومی از سیستم های کوانتومی مستقر در گره‌های دور تشکیل گردیده و از طریق همبستگی‌های غیر کلاسیکی به نام درهم تنیدگی به یکدیگر متصل شده‌اند. اعتقاد بر این است که این شبکه‌ها وظایف مختلفی از ارتباطات امن کوانتومی گرفته تا اندازه گیری های پیشرفته را بهتر از شبکه های کلاسیکی فعلی انجام می‌دهند. شبکه‌های کوانتومی به طور مشابه با شبکه های کلاسیکی (که اطلاعات بسته به وظایف مورد نظر می‌توانند در دو رمزگذاری مجزای دیجیتال یا آنالوگ رمزگذاری شوند)، می‌توانند به دو نوع رمزگذاری متکی باشند، همانطور که با دوگانگی موج-ذره قابل فهم است. از یک طرف، ماهیت ذره‌ای بیت‌های کوانتومی در یک رمزگذاری مشابه بیت‌های دیجیتالی است و از آن به عنوان متغیر گسسته یاد می‌شود. از طرف دیگر، ممکن است رمزگذاری متغیر پیوسته ترجیح داده شود که از طبیعت موجی ذرات ناشی می‌شود.

در شبکه های کوانتومی، اتصال گره‌های دور با یک عمل خاص به نام تبادل درهم تنیدگی انجام می‌شود. این روش اتصال سیستم‌هایی که هیچگاه برهمکنش نداشته‌اند را با استفاده از یک اندازه‌گیری خاص بین دو منبع دیگر که بطور جداگانه با سیستم های درگیر، درهم تنیده شده‌اند، امکان‌پذیر می‌کند. این عمل، به نام اندازه گیری حالت بل شناخته می‌شود که درهم تنیدگی را به طور مؤثر به سیستم نهایی، انتقال داده یا تله پورت می‌کند. با این حال، به دلیل شکنندگی درهم تنیدگی، اجرای یک پروتکل که برای ایجاد اتصالات کوانتومی ضروری است، یک چالش واقعی برای فیزیکدانان است. برای دستیابی به انتقال درهم تنیدگی و اتصال بین انواع مختلف گره‌ها، باید دو حالت بسیار درهم تنیده تولید شود (به ویژه یک حالت درهم تنیدگی هیبریدی بین کیوبیت‌های ذره‌مانند و موج‌مانند). محققان درهم تنیدگی بین حالت‌های مختلف نور را که هرگز به طور مستقیم برهمکنش نکرده بودند، به طور موفقیت‌آمیزی منتشر کردند.

آن‌ها می‌گویند: «این کار گامی برای تحقیقات بیشتر در مورد پیاده‌سازی شبکه های کوانتومی ناهمگن است. تاکنون، دو حوزه‌ی علمی با استفاده از مسیرهای مختلف، در حال توسعه‌ی ارتباطات کوانتومی بوده‌‌اند. اکنون که این پل ساخته شده، انتظار داریم با استفاده از مزایای هر شاخه، شاهد ظهور سناریوهای هیبریدی جدید بسیار فراتر از پیشرفت‌های فعلی باشیم».

دو حالت نوری درهم تنیدهی درگیر در آزمایش، با استفاده از نوسانگرهای پارامتری نوری، که منابع غیرخطی کارآمدی هستند ، مهندسی می‌شوند. یک حالت درهم تنیده با تقسیم یک فوتون منفرد بین دو مسیر مختلف بدست می‌آید، بدون اینکه بدانیم کدام مسیر دنبال می‌شود. حالت دیگر، یک حالت درهم تنیدگی هیبریدی بین یک کیوبیت نوری با متغیر گسسته و یک کیوبیت نوری با متغیر پیوسته است. هنگامی که درهم تنیدگی از طریق یک فرآیند اعلان ایجاد می‌شود، از طریق یک اندازه گیری منحصر بفرد حالت بل هیبریدی مبادله می‌گردد. محققان هر مرحله از این اثبات را، از ایجاد حالت‌های درهم تنیده اولیه تا مشخص کردن کامل درهم تنیدگی‌ پس از عمل تبادل، انجام داده‌اند. آن‌ها می‌گویند: «تخصص کامل گروه در مهندسی کردن درهم تنیدگی، همراه با ابزارهای پیشرفته برای تولید و توصیف حالت کوانتومی، منجر به موفقیت این پروتکل گردید».

این آزمایش، علاوه بر ایجاد پیوند بین کاربران متفاوت، یک گام اساسی در جهت ساخت شبکه‌های مقیاس‌پذیر است. محققان می‌گویند: «درهم تنیدگی، یک منبع ذاتا شکننده است، یعنی توزیع آن در مسافت‌های بزرگ‌تر یک چالش مهم است. با گسترش دامنه دسترسی توزیع، پروتکل مبادله درهم تنیدگی انجام شده توسط ما، یک قابلیت مهم برای شبکه های کوانتومی هیبریدی بزرگ‌مقیاس در آینده است».

نتایج این کار که در Science Advances منتشر شد، یک دستاورد بزرگ در جهت اتصال بسترهای مختلف فیزیکی است. با این حال، محققان تأکید می‌كنند:« با وجودی كه در حال حاضر، قابلیت اتصال گره‌های كوانتومی با ماهیت متفاوت در دست است، این اتصال به صورت لحظه‌ای بوده و فقط به سیستم های نوری محدود می‌شود و باید به بسیاری از بسترهای فیزیكی دیگر گسترش یابد». یک شبکه کوانتومی ناهمگن کاملاً کاربردی هنوز هم نیاز به پیشرفت چشمگیری در مهندسی و انتقال درهم تنیدگی بین سیستم‌های مادی مختلف دارد.
 
منبع: phys.org
كلمات كليدي :
اینترنت کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login