رکوردی جدید در توسعه اینترنت کوانتومی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما؛ درهم تنیدگی کوانتومی پدیده عجیبی است که در آن، دو ذره می‌توانند به طرز جدایی‌ناپذیری به یکدیگر متصل شوند طوری که بررسی یکی از آن‌ها وضعیت ذره دیگر را فاش می‌کند. نکته عجیب دیگر این است که ایجاد در یک ذره بلافاصله باعث ایجاد تغییر در ذره دیگر می‌شود و تفاوتی ندارد که این دو ذره چه قدر از هم دور باشند. این موضوع به این مفهوم منجر می‌شود که اطلاعات می‌توانند سریع‌تر از سرعت نور از راه دور منتقل شوند. ایده‌ای که حتی برای اینشتین که این پدیده را با عنوان " کنش شبح‌وار از راه دور" (spooky action at a distance) توصیف می‌کرد، بیش از اندازه بزرگ بود.
علیرغم آن که درهم‌تنیدگی کوانتومی از نظر ظاهری غیرممکن به نظر می‌رسد، با این حال به طور مداوم در آزمایش‌ها طی چندین دهه مختلف نمایش داده شده است و دانشمندان از ماهیت عجیب آن برای انتقال سریع داده‌ها در فواصل طولانی استفاده می‌کنند. اکنون در این مطالعه جدید، پژوهشگران دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیان مونیخ (LMU) و دانشگاه زارلند آلمان، رکورد بیشترین فاصله دو اتم متصل به یکدیگر با فیبر نوری را شکسته‌اند.
پژوهشگران در آزمایش‌های خود، دو اتم روبیدیم (Rubidium) را که در تله‌های نوری در دو ساختمان مختلف در دانشگاه لودویگ-ماکسیمیلیان مونیخ نگهداری می‌شدند، به یکدیگر متصل کردند. این دو اتم با ۷۰۰ متر (۲۲۹۷ فوت) فیبر نوری از هم جدا شده بودند که میزان آن تا ۳۳ کیلومتر گسترش یافت. هر اتم با یک پالس لیزر برانگیخته می‌شد تا فوتونی که با آن اتم در هم‌تنیده بود، ساطع شود.
سپس فوتون‌ها با استفاده از کابل‌های فیبر نوری به حرکت درآمدند تا به یک گیرنده در میانه راه برسند. در این مکان، این فوتون‌ها که هر یک با اتم خود درهم‌تنیده‌اند با یکدیگر نیز ادغام می‌شوند.
اگرچه پیش از این فوتون‌ها در فواصل دوری نسبت به یکدیگر قرار داشتند، اما در این مطالعه رکورد جدیدی برای درهم‌تنیدگی دو اتم از راه دور که می‌توانند به عنوان گره‌های "حافظه کوانتومی" روی فیبر نوری عمل کنند، نشان داده شد.
نکته حائز اهمیت این است که فوتون‌های میانجی به طول موج بلندتری تبدیل شدند تا مسیر بیشتری را از طریق فیبر نوری طی کنند. طول موج طبیعی آن‌ها ۷۸۰ نانومتر (nm) است به این معنا که آن‌ها معمولاً پس از طی چند کیلومتر از بین می‌روند؛ بنابراین پژوهشگران پیش از آغاز این سفر، طول موج آن‌ها را از طریق دستگاهی به طول موج ۱۵۱۷ نانومتر تبدیل کردند. این میزان نزدیک به طول موج ۱۵۵۰ نانومتر است که معمولاً برای مخابرات در فیبر‌های نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
پژوهشگران معتقد هستند؛ این دستاورد، گامی مهم در جهت تحقق اینترنت کوانتومی است. شبکه‌هایی که بسیار سریع‌تر و ایمن‌تر از شبکه‌هایی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند و مهم‌تر از همه، این مطالعه نشان می‌دهد که آن‌ها می‌توانند با استفاده از زیرساخت‌های فیبر نوری موجود کار کنند.
این مقاله در مجله نیچر منتشر شده است.