اینترنت کوانتومی هنوز مانند داستان های علمی تخیلی آینده به نظر می رسد، اما در عین حال، گام مهمی به سمت آن برداشته شده است و دانشمندان ادینبورگ آن را محقق کرده اند.
فیزیکدانان دانشگاه هریوت وات یک نمونه اولیه شبکه کوانتومی را معرفی کرده اند که دو شبکه کوچکتر را در یک سیستم هشت کاربره با قابلیت تنظیم مجدد ترکیب می کند که قادر به مسیریابی و حتی انتقال از راه دور درهم تنیدگی کوانتومی در صورت نیاز است. جزئیات این آزمایش در مجله Nature Photonics ارائه شده است.
پروفسور مهول مالک، که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: “تظاهراتی وجود داشته است که در یک شبکه کوانتومی واحد، درهم تنیدگی بین چندین کاربر توزیع می شود. با این حال، برای اولین بار توانستیم دو شبکه مستقل را به هم متصل کنیم. این فقط یک روش جدید برای توزیع درهم تنیدگی نیست – ما ارتباط مستقیم بین شبکه ها را فعال کرده ایم. این یک مسیر مهم برای ایجاد یک نقطه عطف کامل در اینترنت است.”
هرج و مرج نور به عنوان یک منبع
نمونه اولیه ساخته شده در آزمایشگاه او نه بر اساس یک تراشه کوانتومی براق یا یک دستگاه سفارشی، بلکه بر اساس یک کابل فیبر نوری معمولی خریداری شده در فروشگاه است که قیمت آن کمتر از 100 پوند است.
این تیم از اثر پراکندگی نور در فیبرهای نوری برای ایجاد یک روتر درهم تنیدگی قابل تنظیم مجدد بر اساس آن استفاده کردند.
ناتالیا هررا والنسیا، نویسنده اصلی این مقاله، توضیح می دهد: “نور در فیبر به طور آشفته ای در صدها جهت منعکس می شود. اما ما توانستیم از این هرج و مرج استفاده کنیم و آن را به منبعی ارزشمند تبدیل کنیم.”
نتیجه یک دستگاه چند پورت قابل برنامه ریزی مجدد است که می تواند درهم تنیدگی کوانتومی را بین کاربران به شیوه های مختلف توزیع کند، با قابلیت جابجایی بین تنظیمات اتصال محلی، جهانی و ترکیبی.
مزیت این سیستم قابلیت مالتی پلکس شدن آن است، به این معنی که می تواند به جای یک جفت در یک زمان، به چندین کاربر به طور همزمان سرویس دهد. Multiplexing به شبکه های مخابراتی کلاسیک اجازه می دهد تا مقادیر عظیمی از داده را بر روی یک فیبر واحد در طول موج های مختلف انتقال دهند. در اینجا یک اصل مشابه در رژیم کوانتومی اعمال می شود.
چشمگیرترین دستاورد، انتقال از راه دور چند کاناله درهم تنیدگی است – تبادل آن بین چهار کاربر راه دور در دو کانال به طور همزمان. آزمایش‌های قبلی انتقال از راه دور را با استفاده از درهم‌تنیدگی نشان داده‌اند، اما نه برای چندین کاربر همزمان در چنین معماری انعطاف‌پذیر.
هررا والنسیا گفت: “با شکل دادن به جبهه موج نور در ورودی، ما اساسا فیبر را برنامه ریزی می کنیم و پراکندگی آشفته درون آن را به یک مدار نوری چند بعدی قدرتمند تبدیل می کنیم. این به ما امکان می دهد تا درهم تنیدگی کوانتومی را به هر کجا که نیاز داریم هدایت کنیم – و حتی آن را از راه دور – با استفاده از این قطعه به ظاهر معمولی کابل.”
پیشرفتی برای محاسبات کوانتومی
پروفسور مالیک مطمئن است که این آزمایش نه تنها در ارتباطات کوانتومی بلکه در محاسبات نیز پیشرفتی است.
“چشم انداز بسیار بزرگ است. محاسبات کوانتومی این پتانسیل را دارد که جهان را تغییر دهد، کشف و توسعه دارو را متحول کند، مواد باتری جدید ایجاد کند و قابلیت های یادگیری ماشین را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. یکی از امیدوارکننده ترین راه ها برای ایجاد کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس بزرگ، شبکه کردن بسیاری از پردازنده های کوانتومی کوچک است. نمونه اولیه ما فقط یک شبکه است که از طریق آن بسیاری از کاربران، به عنوان مثال، می توانند کل صنعت را از طریق پردازنده های مشابه توزیع کنند. بله، این فقط یک نمایش آزمایشگاهی در حال حاضر است، اما خود اصل مقیاس پذیر است.