دانشمندان اینترنت کوانتومی را با پروتکل‌های استاندارد اینترنت ممکن کردند

مهندسان دانشگاه پنسیلوانیا موفق شدند سیگنال‌های کوانتومی را با بهره‌گیری از کابل‌های فیبر نوری و اتصال اینترنت استاندارد در محیط واقعی شهری انتقال دهند. این مطالعه که در نشریه Science منتشر شده، نشان می‌دهد اینترنت کوانتومی دیگر تنها یک نظریه نیست و می‌توان از سیستم‌های اینترنتی موجود برای جابه‌جایی سیگنال‌های کوانتومی استفاده کرد.

ارسال سیگنال‌های اینترنت کوانتومی از طریق فیبر نوری

به گزارش Tom's Hardware، سیگنال‌های کوانتومی بسیار حساس هستند و اندازه‌گیری مستقیم آن‌ها باعث از بین رفتن درهم‌تنیدگی کوانتومی می‌شود و نویز زیاد نیز خواندن آن‌ها را غیرممکن می‌کند. بااین‌حال، محققان موفق شده‌اند این سیگنال‌ها را از طریق همان شبکه پرترافیک اینترنت که سیگنال‌های IP استاندارد از آن عبور می‌کنند، منتقل کنند.

کلید موفقیت در این مسیر، Q-Chip است؛ تراشه سیلیکونی دانشگاه پنسیلوانیا که برای هماهنگی میان سیگنال‌های سنتی و کوانتومی طراحی شده است. این تراشه، که نام آن مخفف Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics است، می‌تواند سیگنال‌های کوانتومی و استاندارد را در یک بسته ترکیب کند و آن‌ها را با موفقیت روی شبکه‌های فیبر نوری شهری بفرستد. تراشه Q-Chip هم قادر به ارسال و هم دریافت سیگنال‌هاست و بدون اندازه‌گیری مستقیم سیگنال‌های کوانتومی، نویز را به‌طور خودکار اصلاح می‌کند.

در محاسبات کوانتومی، برخلاف کامپیوترهای کلاسیک که از ترانزیستور و بیت استفاده می‌کنند، از کیوبیت‌ها بهره گرفته می‌شود. کیوبیت‌ها با درهم‌تنیدگی کوانتومی قادرند همزمان حالت‌های 0 و 1 و ترکیبی از آن‌ها را نمایش دهند. اما اندازه‌گیری سیگنال‌های کوانتومی باعث نابودی ویژگی‌های آن‌ها می‌شود. همانند آزمایش ذهنی شرودینگر، ذرات کوانتومی تنها تا زمان مشاهده در حالت برهم‌نهی باقی می‌مانند و پس از مشاهده به حالت 0 یا 1 تبدیل می‌شوند. این ویژگی انتقال سیگنال‌های کوانتومی از طریق اینترنت را چالش‌برانگیز می‌کند.

برای رفع این مشکل، Q-Chip سیگنال کوانتومی را با سیگنال اینترنتی استاندارد مبتنی‌بر نور ترکیب می‌کند. سیگنال استاندارد به‌عنوان موتور مسیریابی عمل می‌کند و سیگنال کوانتومی در کنار آن مانند محموله حرکت می‌کند بدون اینکه اندازه‌گیری شود. این روش همچنین امکان اصلاح نویز را فراهم می‌کند، زیرا هر دو تراشه در بخش ارسال و دریافت، می‌دانند سیگنال استاندارد چگونه است و می‌توانند سیگنال کوانتومی را نیز تصحیح کنند.

«لیانگ فنگ»، نویسنده ارشد این مقاله، می‌گوید این تراشه نشان می‌دهد می‌توان سیگنال‌های کوانتومی را در شبکه‌های تجاری زنده مانند Verizon با همان پروتکل‌های اینترنت کلاسیک مدیریت کرد و این پیشرفت، گامی مهم به‌سوی آزمایش‌های بزرگ‌تر و ایجاد اینترنت کوانتومی عملی است. سیستم Q-Chip قابلیت کار روی شبکه فیبر نوری شهری و دیگر زیرساخت‌های اینترنتی شهرها را دارد، اما برای انتقال موفق سیگنال‌ها در فواصل طولانی، تحقیقات بیشتری نیاز است تا ارتباط کوانتومی بین شهرها و فراتر از آن ممکن شود.