جابجایی داده کوانتومی از فاصله ۶.۲ کیلومتری بر روی فیبر نوری

دو گروه پژوهشی جداگانه؛ انتقال داده کوانتومی را در بیرون از آزمایشگاه یعنی در دنیای واقعی آزمودند.

 

این آزمایش‌ها نشان دادند که انتقال کوانتومی به راستی شدنی است. بنابراین، فراتر از فیلم‌های علمی-تخیلی این یک فناوریِ شدنی است و روزی، که دور نیست، مسیری امن و بدون دستبرد(هک) برای جابجایی داده فراهم خواهدکرد.

 

"انتقال داده کوانتومی" بر پایه‌ی پدیده‌ای به نام "درهم‌تنیدگی کوانتومی" است. بنا بر این پدیده، هنگامی که دو ذره به‌طور جدایی‌ناپذیری درهم‌تنیده شده‌اند، سنجش وضعیت یکی از آنها بیدرنگ بر ذره‌ی دیگر اثر می‌گذارد، و این اثرگذاری به فاصله‌ی فیزیکی آنها بستگی ندارد. چیزی که اینشتین نام آنرا "کنش شبح‌وار در فاصله" ("spooky action at a distance") گذاشته بود.

📽ویدیو درباره در هم تنیدگی را اینجا ببینید:

در هم تنیدگی کوانتومی

 

در این پدیده‌ی کوانتومی، وضعیت کوانتومی یک ذره بیدرنگ به ذره‌ی درهم‌تنیده با آن انتقال می‌یابد،🔸بدون آنکه جابجایی‌ای به شکل فیزیکی بین آنها روی‌داده‌باشد. پس، فاصله‌ی فیزیکی آنها در این جابجایی بی‌اثر است.

 

🔒این پدیده توانایی شگفت‌انگیزی برای جابجایی امن داده‌های رمزگذاری‌شده به وجود می‌آورد.

 

در یکی از مفهوم‌های جابجایی داده کوانتومی، سه بازیگر نقش دارند که برای ساده‌کردن مفهوم ما آن سه بازیگر را سه نفر به نام‌های آلیس، باب و پرویز در نظر می‌گیریم. اکنون می‌خواهیم کلید‌های بازگشایی یک رمزگذاری را با روش "شبکه جابجایی داده کوانتومی" میان آلیس و باب و با میانجیگری پرویز جابجا کنیم.

 

نخست آلیس ذره A را به پرویز می‌فرستد. باب یک ذره‌ی درهم‌تنیده با ذره B به نام P را می‌سازد، P را پیش خود نگاه‌می‌دارد و B را به پرویز می‌فرستد. اکنون پرویز ذره‌های A و B را دریافت کرده‌است، او بدون اینکه در نظر بگیرد ذره از کجا آمده، اندازه‌گیری "بل" را روی هر دو ذره انجام‌ می‌دهد، با این کار حالت کوانتومی ذره A به ذره P منتقل می‌شود!!

 

در نخستین آزمایش "جابجایی داده کوانتومی" در سال ۱۹۹۷، آلیس و باب و پرویزِ آزمایش ما دور یک میز و به فاصله‌ی چند ده‌سانتیمتری از هم نشسته‌بوده‌اند. تا همین تازگی‌ها، بالاترین رکورد فاصله در آزمایش به خاطر دشوار بودن اندازه گیری وضعیت "بِل" ۸۰۰ متر بوده است.

بالاترین رکورد فاصله‌ی این آزمایش در سال ۲۰۱۲ و در فضای باز در فاصله ۱۴۳ کیلومتر، میان دو جزیره از جزیره‌های قناری در اسپانیا بوده است. ولی راه روشنی برای کاربرد این نوع جابجایی در شبکه‌های کاربردی وجود ندارد، چون تاثیرات بیرونی به آسانی وضعیت‌های ظریف کوانتومی را خراب می‌کنند.

 

🔸ولی به تازگی دو آزمایش به انجام رسیده است،

 

1⃣یکی در یک شبکه فیبر نوری در شهر کَلگری کانادا و در فاصله‌ای۶.۲ کیلومتری، و

 

2⃣ دیگری در یک شبکه فیبر نوری در شهری در چین. 

در توپولوژی آزمایش چین، پرویز در میانه‌ی راه بوده و با تولید دو ذره‌ی درهم‌تنیده یکی را به باب و دیگری را به آلیس فرستاده است.

 

پژوهشگران می‌گویند با روش آنها و بهره گیری از کامپیوتر کوانتومی و ساخت "تکرارکننده‌‌ی سیگنال(signal repeater) می‌توان شبکه‌های کوانتومی درون‌شهری و میان‌شهری را راه‌اندازی کرد.

این پژوهش‌ها به روشنی ما را یک گام بزرگ به شبکه‌های کوانتومی بر پایه فیبر نوری نزدیک‌تر کرده‌اند.🔸