پژوهشگران دانشگاه آکسفورد با تله‌پورت کوانتومی گامی مهم در عرصه محاسبات کوانتوم برداشتند

به گزارش پیوست، مجله وایرد می‌گوید این تیم به رهبری دوگال مین، دانشجوی فارغ ‌التحصیل آکسوفرد توانست بین دو سیستم دور از یکدیگر، از طریق درهم‌تنیدگی کوانتومی یک درگاه منطق مشترک را شبیه‌سازی کنند. در این فرایند هیچ ارتباط فیزیکی بین دو سیستم برقرار نشد.

پیشرفت اخیر پژوهشگران دانشگاه آکسفورد در حالی رقم می‌خورد که پیشتر در جبهه‌دیگری از صنعت کوانتوم شرکت گوگل با رونمایی از یک چیپ جدید کوانتومی با توان رایانشی خیره‌کننده، جهان را شگفت‌زده کرد.

تله‌پورت کوانتومی: پلی میان رایانش کوانتومی و آینده‌ای متصل

رایانش کوانتومی همواره با یک چالش اساسی مقایس‌پذیری مواجه بوده است. برای افزایش توان محاسباتی، پردازنده‌های کوانتومی نیاز به همگام‌سازی دارند، اما بزرگ‌تر شدن آن‌ها باعث افزایش پیچیدگی و شکنندگی سیستم‌ها می‌شود. پژوهشگران آکسفورد با استفاده از درهم‌تنیدگی کوانتومی  این مشکل را برطرف کرده‌اند.

در این آزمایش، دو پردازنده جداگانه که در فاصله دو متری از یکدیگر قرار داشتند، از طریق درهم‌تنیدگی کوانتومی ارتباط برقرار کردند. این پدیده به آن‌ها اجازه داد که داده‌ها را بدون هیچ‌گونه انتقال فیزیکی اطلاعات، بین یکدیگر تبادل و پردازش کنند.

درهم‌تنیدگی کوانتومی پدیده‌ای است که در آن دو ذره، حتی با وجود فاصله زیاد، به‌طور هم‌زمان یک حالت مشترک را حفظ می‌کنند. تغییر در وضعیت یکی از آن‌ها، بلافاصله در دیگری منعکس می‌شود. این ویژگی برای انتقال داده‌ها در شبکه‌های کوانتومی بسیار حیاتی است و امکان اتصال پردازنده‌های مختلف بدون محدودیت‌های فیزیکی را فراهم می‌کند.

محققان برای انجام این آزمایش، چهار مرحله کلیدی را پشت سر گذاشتند:

• درهم‌تنیدگی: دو ذره فوتونی به‌گونه‌ای به هم متصل شدند که تغییر در یکی، به‌طور هم‌زمان در دیگری منعکس شود.
• رمزگذاری اطلاعات: وضعیت کوانتومی موردنظر روی یکی از ذرات درهم‌تنیده رمزگذاری شد.
• اندازه‌گیری کوانتومی: محققان با انجام اندازه‌گیری خاصی، درهم‌تنیدگی را در سطح محلی شکستند.
• اعمال نتایج: با استفاده از اطلاعات به‌دست‌آمده از مرحله قبل، وضعیت ذره دوم به حالت موردنظر تغییر یافت.

تله‌پورت کوانتومی چه کاربرد‌هایی دارد؟

این فناوری علاوه بر حل مشکل مقیاس‌پذیری در رایانش کوانتومی، زمینه‌ساز چندین نوآوری کلیدی در حوزه‌های مختلف خواهد شد:

• امنیت اطلاعات و رمزنگاری کوانتومی: این فناوری پایه و اساس اینترنت کوانتومی خواهد بود، جایی که اطلاعات با استفاده از درهم‌تنیدگی کوانتومی منتقل می‌شوند و هیچ‌گونه نفوذ یا هک‌شدنی در آن ممکن نخواهد بود.
• رایانش کوانتومی توزیع‌شده: امکان اتصال پردازنده‌های کوانتومی از نقاط مختلف و ایجاد یک سیستم پردازشی واحد را فراهم می‌کند که می‌تواند مسائل پیچیده علمی را با سرعت بی‌سابقه‌ای حل کند.
• مدل‌سازی و شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده: این فناوری می‌تواند برای شبیه‌سازی داروهای جدید، مدل‌سازی سیستم‌های آب‌وهوایی و طراحی مواد پیشرفته استفاده شود.

روندهای صنعت کوانتوم

توسعه فناوری تله‌پورت کوانتومی، توجه سرمایه‌گذاران و شرکت‌های بزرگ فناوری را به خود جلب کرده است. شرکت‌هایی مانند IBM، مایکروسافت، گوگل و آمازون میلیاردها دلار در این حوزه سرمایه‌گذاری کرده‌اند و استارتاپ‌های فعال در این زمینه با افزایش چشمگیر سرمایه‌گذاری‌های خطرپذیر مواجه شده‌اند.

کشورها و شرکت‌های فناوری از مدت‌ها پیش در حال سرمایه‌گذاری در حوزه شبکه‌های کوانتومی و رایانش کوانتومی هستند و با توجه به پیشرفت اخیر، انتظار می‌روند که روند سرمایه‌گذاری تقویت شود.

چین، اتحادیه اروپا و آمریکا بزرگترین فعالان صنعت کوانتوم در جهان هستند و برای دستیابی به برتری در محاسبات کوانتومی تلاش می‌کنند. چین در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل‌توجهی در ارتباطات کوانتومی و اینترنت کوانتومی داشته است.

مزایا و چالش‌های فناوری تله‌پورت کوانتومی

مزایا:

• افزایش سرعت محاسبات از طریق پردازش هم‌زمان داده‌ها در چندین پردازنده کوانتومی.
• افزایش امنیت ارتباطات با استفاده از رمزنگاری کوانتومی غیرقابل نفوذ.
• کاهش محدودیت‌های سخت‌افزاری از طریق رایانش توزیع‌شده کوانتومی.

چالش‌ها:

• پیچیدگی فنی و هزینه‌های بالا: تجهیزات موردنیاز برای اجرای تله‌پورت کوانتومی بسیار حساس و گران‌قیمت هستند.
• محدودیت‌های فیزیکی: سیستم‌های کوانتومی بسیار حساس به تداخل و نویز محیطی هستند که باعث کاهش دقت و کارایی آن‌ها می‌شود.
• نگرانی‌های امنیتی: رمزگشایی الگوریتم‌های سنتی توسط کامپیوترهای کوانتومی می‌تواند امنیت سایبری را به خطر بیندازد.

چشم‌انداز آینده: اینترنت کوانتومی و فراتر از آن

از جمله مهمترین‌ پیشرفت‌ها در چشم انداز صنعت کوانتوم، ایجاد اینترنت کوانتومی در سطح جهانی است. تله‌پورت کوانتومی اولین گام برای ایجاد یک شبکه جهانی کوانتومی است که می‌تواند انقلابی در ارتباطات و محاسبات ایجاد کند.

طبق برآوردهای انجام شده، شبکه‌های کوانتوم کاربردی و قابل استفاده، تا یک دهه آینده توسعه خواهند یافت، اما پذیرش گسترده آن‌ها نیازمند پیشرفت‌های بیشتری در زیرساخت و کاهش هزینه‌ها خواهد بود.

با توجه به پیشرفت‌های اخیر هوش مصنوعی، ادغام این دو فناوری نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ترکیب محاسبات کوانتومی و هوش مصنوعی می‌تواند به حل مسائل پیچیده علمی، مالی و زیست‌محیطی کمک کند.

دستاورد دانشگاه آکسفورد در انتقال اطلاعات کوانتومی از طریق تله‌پورت کوانتومی یک گام اساسی در پیشبرد محاسبات کوانتومی است. این فناوری می‌تواند زمینه‌ساز توسعه اینترنت کوانتومی، امنیت سایبری بی‌سابقه و محاسبات فوق سریع باشد.

با اینکه چالش‌های فنی و هزینه‌های بالا همچنان موانع مهمی بر سر توسعه این فناوری هستند، پیشرفت‌های اخیر نشان می‌دهد که رایانش کوانتومی از یک رویا به یک واقعیت علمی تبدیل شده است. آینده‌ای که در آن پردازنده‌های کوانتومی از راه دور با هم کار می‌کنند، ممکن است زودتر از آنچه انتظار داریم، تحقق یابد.