کد خبر : 180 چهارشنبه 24 دی 1393 - 12:10:10
نمونه-اولیه-هارد-کوانتومی-ساخته-شد

تحولی در رمزگذاری داده‌های کوانتومی

نمونه اولیه هارد کوانتومی ساخته شد

سیناپرس: پژوهشگران دانشگاه ملی استرالیا و دانشگاه اُتاگو در نیوزیلند موفق شدند نمونه اولیه از یک درایو سخت کوانتومی بسازند که ممکن است حوزه رمزگذاری داده‌ها به صورت ایمن و در مسافت‌های طولانی را کاملا دگرگون کند.

سیناپرس: آنها با استفاده از اتم‌های یک عنصر کمیاب به نام اروپیم کاشته شده در کریستال‌های ارتوسیلیکات ایتریم (YSO) یک دستگاه حافظه کوانتومی ساختند که می‌تواند اطلاعات حالت کوانتومی را در یک لحظه ذخیره کند و تا شش ساعت نگهداری کند. پژوهشگران به این ترتیب موفق شدند رکورد قبلی ثبت اطلاعات کوانتومی را در هم بشکنند.

پیش از این رمزگذاری داده‌های کوانتومی امکان تبادل الکترونیکی ایمن داده‌ها در فواصل نسبتا کوتاه در حدود 100 کیلومتر (62 مایل) یا بیشتر را فراهم کرده بودند. با این حال، تحقیق جدید انجام شده می‌تواند یک شبکه ارتباطاتی جهانی بر پایه رمزگذاری کوانتومی با ارائه قابلیت ذخیره سازی بی سابقه و به طور ذاتی عاری از مشکلات بی‌ثباتی فناوری موجود را ایجاد کند.

 

منجین زونگ، پژوهشگر این پروژه از دانشکده تحقیقاتی فیزیک و مهندسی دانشگاه ملی استرالیا می‌گوید: «ما بر این باوریم که به زودی توزیع اطلاعات کوانتومی بین هر دو نقطه از جهان امکان‌پذیر خواهد شد. حالت‌های کوانتومی به شدت ناپایدار هستند و معمولا در یک میلی ثانیه از بین می‌روند اما ذخیره‌سازی طولانی مدت در درایو جدید ما پتانسیل ایجاد تحولات انقلابی در حوزه انتقال اطلاعات کوانتومی را دارد.»

بر خلاف شبکه‌های ارتباطات الکترونیکی استاندارد که در آنها سیگنال مخابره شده به سادگی توسط تقویت‌کننده‌های موجود در فواصل مناسب از مسیر انتقال تقویت می‌شوند هر چند گاه در طول مسیر سیگنال، اطلاعات کوانتومی نیاز به استفاده از حافظه‌های کوانتومی در قالب کیوبیت‌های برپایه ماده (بیت‌های کوانتومی) موجود در گره‌های ذخیره ساز دارند، که هر گره به گره‌های دیگر در مسیرهای نوری متوالی متصل است.

متاسفانه، بهره‌گیری از چنین روش پیچیده‌ای ضروری است زیرا در بهترین حالت، هر گونه تلاش برای تقویت اطلاعات مبتنی بر کوانتوم، منجر به اضافه شدن نویز خواهد شد و یا در بدترین شرایط، حالت اسپین کوانتومی آن از بین خواهد رفت. در نتیجه، شبکه انتقال داده‌های رمزگذاری شده کوانتومی در حال حاضر شامل تعداد زیادی از واحدهای حافظه در باس‌های ارتباطی هستند که از لحاظ پایداری دراز مدت و قابلیت کارکردن موثر و بدون خطا قابل اعتماد نیستند.

علاوه بر این، فاصله بسیار طولانی موجود در ارتباطات جهانی باعث می‌شود چنین شبکه ای از حافظه‌های کوانتومی که به صورت متوالی به هم متصل هستند از دیدگاه مهندسی غیرعملی و از نظر هزینه گرانقیمت باشند.

با وجود پیشرفت‌های امیدبخشی که تا کنون توسط پژوهشگران دیگر به دست آمده است، هیچ آزمایش علمی تا به حال چنین قابلیت ذخیره‌سازی طولانی مدت را فراهم نکرده و یا وعده انتقال داده‌های رمزگذاری شده کوانتومی در مسافت‌های طولانی را همچون تحقیق دانشگاه ملی استرالیا و دانشگاه اُتاگو ارائه نداده بود.

زونگ می‌گوید: «در حال حاضر مدت زمانی که حافظه ما داده را در خود نگه می‌دارد به اندازه‌ کافی طولانی است به این معنی که افراد نیازمند اندیشیدن دوباره در مورد بهترین راه توزیع داده‌های کوانتومی هستند. حتی اگر سرعت انتقال کریستال‌های ما به اندازه سرعت حرکت عابران پیاده باشد باز هم وقت کمتری نسبت به سیستم‌های لیزری در مسافت یکسان از دست می‌دهیم.»

اگرچه پژوهشگران هنوز نمی‌توانند یک کیوبیت کامل را ارسال کنند، اما می‌توانند حالت کوانتومی اسپین هسته‌ای فوتون موجود در ارتوسلیکات ایتریم کاشته شده در اتم‌های اروپیم را با استفاده از لیزر تغییر دهند، سپس این حالت را تا شش ساعت در دمای حدود دو درجه کلوین (271- درجه سلسیوس یا 456- درجه فارنهایت) و در حضور میدان‌ مغناطیسی نوسان کننده بازدارنده و میدان ثابت با قدرت یک تسلا نگه دارند.

در علم کوانتوم کوچکترین واحد اطلاعات، «کیوبیت» نام دارد که مخفف کوانتوم بیت است. تنها تفاوت کیوبیت با بیت در این است که کیوبیت می‌تواند در هر لحظه، تعداد بی‌شماری مقدار مختلف به خود اختصاص دهد.

دکتر جِون لانگدل از دانشگاه اتاگو می‌گوید: «دو میدان اسپین‌های اروپیم را از هم جدا می‌کند و از نشت اطلاعات کوانتومی جلوگیری می‌کنند.»

دانشمندان دانشگاه ملی استرالیا با وجود اینکه در مورد مجموعه‌ای از آزمایش‌های مکانیک کوانتوم از درایو نوری کوانتومی خوش‌بین و هیجان زده هستند، اما در مورد تحولات آینده در زمینه انتقال اطلاعات کوانتومی قدری محتاط هستند.

سرپرست گروه تحقیقاتی، دکتر متیو سلر می‌گوید: «ما پیش از این هرگز امکان کاوش در زمینه‌های درگیر با کوانتوم در یک چنین مسافت‌ طولانی را نداشتیم. ما همیشه باید به دنبال بررسی مطابقت نظریه‌هایمان با واقعیت باشیم. شاید نظریه مکانیک کوانتومی ما در این رژیم جدید با شکست مواجه شود.»

نتایج این تحقیق در نشریه علمی نیچر منتشر شده است.

منبع

 

کلید واژه ها: کوانتوم - هارد - اخبار -
نظرات شما

[کد امنیتی جدید]