در مسیر اینترنت کوانتومی؛ درهم‌تنیدگی دو اتم در فاصله 33 کیلومتری رکوردشکنی کرد

محققان آلمانی درهم‌تنیدگی کوانتومی دو اتم را نشان دادند که در فیبر نوری 33 کیلومتر از یکدیگر فاصله داشتند. این رکورد در زمینه حفظ ارتباط از راه دور می‌تواند دستاورد مهمی در زمینه توسعه اینترنت امن و سریع کوانتومی باشد.

پژوهشگران دانشگاه لودویگ-مکسیمیلیان مونیخ (LMU) و دانشگاه سارلند در مطالعه جدیدی رکورد درهم‌تنیدگی کوانتومی بین دو اتم در فیبر نوری را شکستند. آن‌ها در این آزمایش دو اتم روبیدیم را که در فیبر نوری در دو ساختمان مختلف از پردیس دانشگاهی LMU قرار گرفته بودند، درهم‌تنیده کردند. البته بخش عمده این کابل در قرقره قرار داشت و فقط 700 متر آن بین دو ساختمان کشیده شده بود.

هر اتم با یک پالس لیزری تحریک شد تا فوتونی را منتشر کند که به‌صورت کوانتومی با خود اتم درهم‌تنیده است. سپس این فوتون‌ها درون فیبر نوری ارسال شدند تا در وسط راه به یک ایستگاه گیرنده برسند. در آن‌جا فوتون‌ها تحت یک اندازه‌گیری مشترک قرار گرفتند و درهم‌تنیده شدند و چون هر کدام از این فوتون‌ها با اتم خودشان درهم‌تنیده هستند، خود دو اتم نیز با یکدیگر درهم‌تنیده می‌شوند.

اگرچه فوتون‌ها در گذشته هم در فواصل طولانی درهم‌تنیده شده بودند، این مطالعه فاصله آن‌ها را بیشتر کرده تا امیدها برای خلق گره‌های حافظه کوانتومی در فیبرهای نوری بیشتر شود. نکته کلیدی این‌جاست که فوتون‌های واسطه به طول موج‌های بلندتر تبدیل شوند تا بیشتر در فیبرها حرکت کنند. طول موج طبیعی آن‌ها 780 نانومتر است، یعنی پس از چند کیلومتر از دست می‌روند. به همین خاطر، محققان آن‌ها را از دستگاهی عبور دادند تا طول موجشان به 1517 نانومتر برسد.

به رویای اینترنت کوانتومی نزدیک می‌شویم

دانشمندان می‌گویند دستاورد آن‌ها گام مهمی در زمینه محقق‌سازی اینترنت کوانتومی است. پژوهش حاضر نشان می‌دهد که دستیابی به این اینترنت ایمن و سریع از طریق زیرساخت‌های فیبر نوری موجود ممکن است. نتایج تحقیق حاضر در مجله Nature منتشر شده است.

درهم‌تنیدگی کوانتومی پدیده عجیبی است که در آن دو ذره چنان با یکدیگر پیوند پیدا می‌کنند که با بررسی یکی از آن‌ها می‌توان به وضعیت ذره دوم پی برد. همچنین، می‌توان با تغییر وضعیت یک ذره، وضعیت ذره دیگر را تغییر داد و فرقی هم نمی‌کند که چقدر فاصله بین دو ذره وجود داشته باشد.