دانشمندان اینترنت کوانتومی را با پروتکل‌های استاندارد اینترنت ممکن کردند

مهندسان دانشگاه پنسیلوانیا توانستند سیگنال‌های کوانتومی را با استفاده از کابل‌های فیبر نوری و اینترنت استاندارد در محیط شهری منتقل کنند. پژوهشی که در مجله Science منتشر شده، نشان می‌دهد اینترنت کوانتومی دیگر صرفاً یک ایده نظری نیست و می‌توان از زیرساخت‌های اینترنتی موجود برای انتقال سیگنال‌های کوانتومی بهره برد.

به گزارش Tom’s Hardware، سیگنال‌های کوانتومی به شدت حساس هستند و اندازه‌گیری مستقیم آن‌ها درهم‌تنیدگی کوانتومی را از بین می‌برد، ضمن اینکه نویز Tertiary content: نویز زیاد نیز خوانش آن‌ها را غیرممکن می‌کند. با این حال، محققان موفق شدند این سیگنال‌ها را از طریق شبکه‌های پرترافیک اینترنتی که سیگنال‌های IP معمولی را منتقل می‌کنند، جابه‌جا کنند.

راز این موفقیت، تراشه Q-Chip دانشگاه پنسیلوانیا است که برای هماهنگی بین سیگنال‌های کوانتومی و کلاسیک طراحی شده است. این تراشه، که مخفف Quantum-Classical Hybrid Internet by Photonics است، سیگنال‌های کوانتومی و استاندارد را در یک بسته ترکیب کرده و با موفقیت از طریق شبکه‌های فیبر نوری شهری منتقل می‌کند. Q-Chip قادر به ارسال و دریافت سیگنال‌هاست و بدون اندازه‌گیری مستقیم سیگنال‌های کوانتومی، نویز را به‌صورت خودکار اصلاح می‌کند.

در محاسبات کوانتومی، برخلاف رایانه‌های کلاسیک که از بیت و ترانزیستور استفاده می‌کنند، کیوبیت‌ها به کار می‌روند. کیوبیت‌ها به دلیل درهم‌تنیدگی کوانتومی می‌توانند به‌طور همزمان حالت‌های 0، 1 یا ترکیبی از آن‌ها را نشان دهند. اما اندازه‌گیری این سیگنال‌ها ویژگی‌های کوانتومی آن‌ها را نابود می‌کند، مشابه آزمایش ذهنی شرودینگر که در آن ذرات تا زمان مشاهده در حالت برهم‌نهی باقی می‌مانند و پس از آن به 0 یا 1 تبدیل می‌شوند. این ویژگی، انتقال سیگنال‌های کوانتومی در اینترنت را دشوار می‌کند.

تراشه Q-Chip با ترکیب سیگنال کوانتومی و سیگنال نوری استاندارد، این مشکل را حل کرده است. سیگنال استاندارد نقش راهنما را ایفا می‌کند و سیگنال کوانتومی مانند بار در کنار آن حرکت می‌کند بدون اینکه اندازه‌گیری شود. این روش امکان اصلاح نویز را نیز فراهم می‌کند، زیرا تراشه‌های فرستنده و گیرنده از سیگنال استاندارد آگاه هستند و می‌توانند سیگنال کوانتومی را تصحیح کنند.

لیانگ فنگ، نویسنده ارشد پژوهش، می‌گوید این تراشه نشان می‌دهد که می‌توان سیگنال‌های کوانتومی را در شبکه‌های تجاری مانند Verizon با پروتکل‌های استاندارد اینترنت مدیریت کرد. این پیشرفت، گامی بزرگ به سوی آزمایش‌های گسترده‌تر و ایجاد اینترنت کوانتومی عملی است. هرچند سیستم Q-Chip با شبکه‌های فیبر نوری شهری سازگار است، اما برای انتقال سیگنال‌ها در فواصل طولانی‌تر، مانند ارتباطات بین‌شهری یا فراتر، به تحقیقات بیشتری نیاز است.