۲۱ ژوئیه ۲۰۲۵، امیر خُلَم -تله‌پورت کوانتومی و انتقال داده از طریق سیستم‌های کوانتومی درهم‌تنیده. (تصویر نمایشی)-جاناتان کیچن/گتی ایمیجز
تله‌پورت کوانتومی، که زمانی موضوع داستان‌های علمی تخیلی بود، به سرعت در حال تبدیل شدن به یک ستون اصلی در رقابت برای ساخت نسخه بعدی اینترنت است.
این فرآیند به جای انتقال ذرات یا سیگنال‌ها از طریق سیم یا امواج هوایی، حالت کوانتومی یک ذره را از یک مکان به مکان دیگر، فوراً و بدون حرکت فیزیکی خود ذره، منتقل می‌کند.
این روش با بهره‌گیری از درهم‌تنیدگی کوانتومی کار می‌کند، پدیده‌ای که در آن دو ذره چنان عمیق به هم متصل می‌شوند که وضعیت یکی فوراً بر دیگری تأثیر می‌گذارد، صرف نظر از اینکه چقدر از هم دور باشند.
در گامی مهم به سوی ساخت یک اینترنت کوانتومی مقیاس‌پذیر، محققان دانشگاه نانجینگ تله‌پورت کوانتومی یک کیوبیت فوتونی با طول موج مخابراتی را به یک حافظه کوانتومی حالت جامد نشان داده‌اند.
این اولین باری است که چنین شاهکاری با استفاده از تجهیزات سازگار با مخابرات به دست می‌آید و مسیری را برای ادغام شبکه‌های کوانتومی با زیرساخت‌های ارتباطی امروزی ارائه می‌دهد.
این تیم به رهبری نویسنده ارشد، شیائو-سونگ ما، با موفقیت اطلاعات کوانتومی را از یک فوتون به یک حافظه حالت جامد مبتنی بر گروه‌های یون اربیوم منتقل کرد.
برخلاف تلاش‌های تله‌پورت قبلی که به تبدیل فرکانس متکی بودند، این آزمایش کاملاً در باند مخابراتی، همان محدوده‌ای که در ارتباطات فیبر نوری معمولی استفاده می‌شود، عمل کرد.
«دورنوردی کوانتومی به دلیل توانایی‌اش در انتقال حالت‌های کوانتومی بدون آشکار شدن، همیشه یک پروتکل جذاب در ارتباطات کوانتومی است.»
هدف، ادغام یک حافظه حالت جامد با فرآیند دورنوردی بود که امکان ذخیره‌سازی موقت حالت‌های کوانتومی را برای انتقال در فواصل طولانی فراهم می‌کرد.در شبکه‌های کوانتومی، چنین واحدهای حافظه‌ای برای توزیع درهم‌تنیدگی و تضمین ارتباط پایدار در فواصل طولانی حیاتی هستند.
ما گفت: «برای گسترش بیشتر فاصله انتقال حالت، ادغام حافظه کوانتومی در یک سیستم دورنوردی کوانتومی از اهمیت حیاتی برخوردار است.»
شبکه‌های کوانتومی با کمک تکرارکننده‌ها عمل می‌کنند که پیوندهای طولانی را به بخش‌های کوچک‌تر تقسیم می‌کنند.با قرار دادن حافظه‌های کوانتومی در این نقاط انتهایی، می‌توان اطلاعات را تا زمانی که درهم‌تنیدگی در تمام پیوندها برقرار شود، ذخیره کرد و ستون فقرات اینترنت کوانتومی آینده را تشکیل داد.
تیم ما پنج سیستم به هم پیوسته را برای انجام آزمایش مستقر کرد.این موارد شامل آماده‌سازی حالت ورودی، یک منبع فوتون درهم‌تنیده (EPR-source) ایجاد شده بر روی یک تراشه فوتونی یکپارچه، یک ماژول اندازه‌گیری حالت بل و حافظه کوانتومی مبتنی بر اربیوم بود.
آنها همچنین از یک چیدمان توزیع فرکانس و تنظیم دقیق با استفاده از یک حفره فابری-پرو و تکنیک پوند-درور-هال (PDH) برای ترازبندی دقیق سیگنال استفاده کردند.
ما گفت: «مطالعه ما برای اولین بار انتقال کوانتومی از فوتون‌های مخابراتی به یک حافظه کوانتومی حالت جامد مبتنی بر یون‌های اربیوم را نشان داد. کل سیستم ما کاملاً از اجزای سازگار با شبکه‌های فیبر موجود استفاده می‌کند.»
این سازگاری یک نقطه عطف بزرگ است.اکثر سیستم‌های قبلی نیاز به تبدیل سیگنال‌ها به فرکانس‌های مختلف داشتند که استقرار در دنیای واقعی را محدود می‌کرد.با ماندن در باند مخابراتی، این چیدمان به طور یکپارچه با زیرساخت‌های امروزی کار می‌کند.
ما افزود: «این پلتفرم سازگار با مخابرات برای تولید، ذخیره و پردازش حالت‌های کوانتومی نور، رویکردی بسیار امیدوارکننده برای شبکه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ ایجاد می‌کند.»
این تیم اکنون قصد دارد سیستم حافظه حالت جامد را اصلاح کند.تمرکز بعدی آنها شامل افزایش مدت زمان ذخیره‌سازی و افزایش کارایی نگهداری داده‌ها است که هر دو برای شبکه‌های کوانتومی کاربردی حیاتی هستند.
با این پیشرفت، مسیر رسیدن به یک اینترنت کوانتومی کاربردی هموارتر و برای فیبر نوری آماده‌تر شده است.
