به گزارش ساوت چاینامورنینگ پست، فاصله ثبتشده در این آزمایش بیش از چهار برابر رکوردهای پیشین است و از محدودهای فراتر میرود که انتقال مستقیم سیگنالهای کوانتومی با محدودیتهای بنیادی فیزیکی مواجه میشود.
این گروه پژوهشی اعلام کرد این آزمایش بستری برای مطالعه کاربردهای شبکههای کوانتومی در مقیاسی فراتر از شبکههای شهری فراهم میکند.
پژوهشگران برای انجام آزمایش از دو واحد حافظه کوانتومی استفاده کردند که هرکدام شامل ابری از اتمهای روبیدیوم سردشده با لیزر بودند. این دو حافظه در فاصله ۴۲۰ کیلومتری از یکدیگر قرار داشتند و از طریق فیبر نوری به هم متصل شدند.
هدف، ایجاد «درهمتنیدگی کوانتومی» میان دو حافظه بود؛ پدیدهای که در آن دو یا چند ذره در یک حالت کوانتومی مشترک قرار میگیرند و ارتباط میان حالتهای آنها مستقل از فاصله فیزیکی حفظ میشود.
پیش از این، دانشمندان توانسته بودند ذرات نور را در فواصل طولانی از طریق فضای آزاد یا فیبر نوری درهمتنیده کنند، اما وارد کردن حافظه کوانتومی به این فرایند، پیچیدگی فنی آن را به میزان قابل توجهی افزایش میدهد.
ایجاد درهمتنیدگی در فواصل طولانی برای توسعه شبکههای کوانتومی گسترده اهمیت زیادی دارد، زیرا امکان تبادل اطلاعات و هماهنگی میان سامانههای کوانتومی دور از یکدیگر را فراهم میکند. چنین قابلیتی میتواند زیربنای ارتباطات کوانتومی، محاسبات کوانتومی توزیعشده و شبکههای حسگری کوانتومی در آینده باشد.
یکی از موانع اصلی در این مسیر، تضعیف شدید سیگنالهای کوانتومی هنگام عبور از فیبر نوری در مسافتهای طولانی است. برای ایجاد شبکههای گسترده، استفاده از حافظههای کوانتومی ضروری است تا اطلاعات کوانتومی بهطور موقت ذخیره و انتقال آن در بخشهای مختلف شبکه مدیریت شود.
علاوه بر این، تغییرات بسیار جزئی دما یا ارتعاشات مکانیکی میتواند تداخل کوانتومی حساس مورد نیاز برای ایجاد درهمتنیدگی را مختل کند. پژوهشگران برای حل این مشکل سامانهای توسعه دادند که نوسانات محیطی را بهصورت پیوسته اصلاح کرده و حالتهای کوانتومی را در سراسر مسیر هماهنگ نگه میدارد.
آنها همچنین طول موج عملیاتی حافظههای کوانتومی را تنظیم کردند تا سیگنالها با اتلاف بسیار کمتری در کابل فیبر نوری منتقل شوند.
یکی از مهمترین نتایج آزمایش، عبور از محدودیت نظری انتقال مستقیم اطلاعات کوانتومی در فیبر نوری بود. تیم تحقیقاتی نشان داد سامانه آنها قادر است درهمتنیدگی را در فاصلهای بیش از ۳۲۰ کیلومتر ایجاد کند؛ فاصلهای که از حداکثر نظری انتقال مستقیم سیگنال در چنین کانالی فراتر میرود.
این دستاورد ادامه مجموعهای از تحقیقات چندساله تیم چینی در زمینه شبکههای کوانتومی است. این گروه در سال ۲۰۲۰ موفق به ایجاد درهمتنیدگی میان دو حافظه کوانتومی در فاصله ۵۰ کیلومتری فیبر نوری شده بود و در سال ۲۰۲۴ نیز نخستین شبکه سهگرهی از این نوع را ایجاد کرد.
در فوریه امسال نیز گروه دیگری توانست اطلاعات رمزگذاریشده کوانتومی را در بیش از ۱۰۰ کیلومتر فیبر نوری بهصورت امن منتقل کند، بدون آنکه امنیت ارتباط به قابل اعتماد بودن تجهیزات مورد استفاده وابسته باشد. در آن آزمایش، دو اتم منفرد روبیدیوم که در پرتوهای لیزر در دو گره جداگانه به دام افتاده بودند، اساس سامانه ارتباطی را تشکیل میدادند.
دستاورد جدید ۴۲۰ کیلومتری گامی مهم در مسیر عبور شبکههای کوانتومی از مقیاس شهری به شبکههای میانشهری محسوب میشود و میتواند به توسعه زیرساختهای ارتباطی و محاسباتی کوانتومی در مقیاس گسترده کمک کند.
منبع: scmp
