انتقال اطلاعات کوانتومی از طریق شبکه‌های ابتدایی کوانتومی
محققان در Delf (یکی از شهرهای هلند) موفق به انتقال اطلاعات کوانتومی از طریق یک شبکه ابتدایی شده‌اند. این اولین گام و در نوع خود مهم ترین گام به سوی اینترنت کوانتومی است. به کمک این تکنولوژی پیشرفت حافظه کوانتومی و کیفیت پیوندهای کوانتومی بین سه گره شبکه امکان پذیر شده است.
محققانی که در QuTech کار می‌کنند با همکاری دانشگاه فناوری دلفت و سازمان تحقیقات علمی کاربردی هلند (TNO) یافته های خود را امروزه در مجله علمی Nature منتشر می‌کنند. قدرت اینترنت کوانتومی آینده مبتنی بر توانایی ارسال اطلاعات کوانتومی (بیت های کوانتومی) بین گره‌های شبکه است. این کار انواع برنامه‌های کاربردی مانند اشتراک‌گذاری امن اطلاعات محرمانه، اتصال چندین کامپیوتر کوانتومی به یکدیگر برای افزایش قابلیت محاسباتی و استفاده از حسگرهای کوانتومی به یکدیگر برای افزایش قابلیت محاسباتی و استفاده از حسگرهای کوانتومی بسیار دقیق و مرتبط را امکان پذیر می‌سازد.
ارسال اطلاعات کوانتومی
گره‌های شبکه کوانتومی ازپردازنده‌های کوانتومی کوچک‌تری تشکیل شده‌اند. ارسال اطلاعات کوانتومی بین این پردازنده‌ها کارساده‌ای نیست. ارسال بیت‌های کوانتومی با استفاده از ذرات نور است، اما به دلیل تلفات اجتناب ناپذیر در کابل‌های فیبر نوری، به ویژه در فواصل طولانی، احتمال به مقصد نرسیدن ذرات نور زیاد است و از آنجایی که اساسا کپی کردن بیت‌های کوانتومی غیر ممکن می‌باشد، از دست دادن یک ذره نور بدین معنی است که اطلاعات کوانتومی به طور غیر قابل جبرانی از بین می‌رود. انتقال از راه دور راه حل بهتری برای ارسال اطلاعات کوانتومی ارائه می‌دهد. پروتکل تله‌پورت کوانتومی نام خود را مدیون شباهت‌های بالای خود به دورپورت، در فیلم‌های علمی تخیلی است. بدین گونه که بیت کوانتومی در سمت فرستنده ناپدید می‌شود و در سمت گیرنده ظاهر خواهد شد. از آنجایی که بیت کوانتومی نیازی به حرکت در فضای میانی ندارد، عملا از بین رفتن آن بی معنا می‌شود. این امر تله‌پورت کوانتومی را به یک تکنیک حیاتی برای اینترنت کوانتومی تبدیل می‌کند.
بهترین پایش و کنترل بر روی سیستم
برای تله‌پورت کردن بیت های کوانتومی، چندین عنصر لازم است. اول یک پیوند درهم تنیده کوانتومی بین فرستنده و گیرنده، دوم قابل اعتمادترین روش برای خواندن پردازنده‌های کوانتومی، و در آخر ظرفیت ذخیره موقت بیت های کوانتومی. تحقیقات اخیر در QuTech نشان داد که امکان انتقال بیت های کوانتومی بین دو گره مجاور وجود دارد. محققان QuTech برای اولین بار نشان داده‌اند که می‌توان بسته‌ای از الزامات را برآورده کنند و انتقال از راه دور بین گره‌های غیر مجاور، یا به عبارت دیگر از طریق یک شبکه را فراهم کرد. آن‌ها بیت‌های کوانتومی را از گره "چارلی" به گره "آلیس" با کمک یک گره میانی به اسم "باب" از راه دور منتقل کردند.
انتقال از راه دور در سه مرحله
انتقال از راه دور دارای سه مرحله است. ابتدا باید "تلپورتر" آماده شود، بدین معنی که باید بین آلیس و چارلی یک حالت درهم تنیده ایجاد شود. "آلیس و چارلی" هیچ ارتباط فیزیکی مستقیمی باهم ندارند، اما هر دو مستقیما به "باب" متصل‌اند. با توجه به ابن رابطه آلیس و باب یک حالت درهم تنیده بین پردازنده‌های خود ایجاد می‌کنند. باب بخشی از حالت درهم تنیده خود را ذخیره سازی می‌کند، سپس یک حالت درهم تنیده با چارلی ابجاد کرده و در نهایت یک "دیدگاه دست" مکانیک کوانتومی ایجاد می‌شود. باب با انجام یک اندازه‌گیری خاص در پردازنده خود، درهم تنیدگی را بدون تغییر ارسال می‌کند.
نتیجه: آلیس و چارلی اکنون درگیر شده‌اند و تله‌پورتر آماده استفاده است!
مرحله دوم ایجاد "پیام" یا "بیت کوانتومی" برای انتقال از راه دور است. پیام مخابره شده می‌تواند صفر، یک یا مقادیر مختلف کوانتومی متوسطی باشد که چارلی وظیفه آماده سازی این اطلاعات کوانتومی را دارد. محققان کل آزمایش را برای اینکه بفهمند تله‌پورت به درستی کار می‌کند، مقادیر مختلف بیت کوانتومی را تکرار می‌کنند.
مرحله سوم انتقال واقعی از چارلی به آلیس است. بدین منظور، چارلی یک اندازه گیری مشترک با پیام روی پردازنده کوانتومی و در نیمه حالت درهم تنیده خود انجام می‌دهد (نیمه دیگر آن را آلیس دارد). اتفاقی که پس از آن رخ می‌دهد تنها در دنیای کوانتومی امکان پذیر است. در نتیجه این اندازه گیری، اطلاعات از سمت چارلی ناپدید می‌شود و بلافاصله در سمت آلیس ظاهر می‌شود.
ممکن است فکر کنید که همه چیز تمام شده، اما هیج چیز نمی‌تواند دور از واقعیت باشد. بیت کوانتومی پس از انتقال، رمز گذاری شده و کلیدی توسط نتیجه اندازه گیری چارلی تعیین می‌شود. بنابراین چارلی نتیجه اندازه‌گیری را برای آلیس فرستاده و پس از آن آلیس عملیات کوانتومی مربوطه را برای رمزگشایی بیت کوانتومی انجام می‌دهد. به عنوان مثال از طریق "بیت تلنگر": 0 تبدیل به 1 و 1 تبدیل به 0 می‌شود. پس از اینکه آلیس عملیات را به درستی انجام داد، اطلاعات کوانتومی برای استفاده آماده است. دوربری با موفقیت انجام شد!
انتقال از راه دور برای بار چندم
تحقیقات بعدی بر معکوس کردن مراحل یک و دو پروتکل انتقال از راه دور متمرکز خواهد شد. این بدین معنی است که ابتدا بیت کوانتومی ایجاد (و یا دریافت) کرده و تنها پس از آن تله‌پورتر را برای انجام تله‌پورت آماده کنید. معکوس کردن چالش برانگیز است زیرا اطلاعات کوانتومی برای انتقال از راه دور باید در حین ایجاد در هم تنیدگی، ذخیره شوند. با این حال مزیت قابل توجهی دارد، زیرا انتقال از راه دور می‌تواند کاملا (در صورت درخواست) انجام شود. به عنوان مثال اگر اطلاعات کوانتومی حاوی نتیجه یک محاسبه دشوار باشد یا اگر انتقال از راه دور باید چندین بار انجام شود، به این موضوع مرتبط می‌شود. بنابراین در دراز مدت، این نوع انتقال از راه دور به عنوان ستون فقرات اینترنت کوانتومی عمل خواهد کرد.
جمع بندی
محققان موفق به انتقال اطلاعات کوانتومی از طریق یک شبکه ابتدایی شده‌اند. این اولین گام و در نوع خود مهم ترین گام به سوی اینترنت کوانتومی است. با این پیشرفت و با بهبود حافظه و کیفیت کوانتومی، پیوندهای کوانتومی بین سه گره شبکه امکان پذیر خواهد بود.
