دانشمندان اتریش و آلمان برای نخستین بار موفق شدند یکی از مهمترین نظریههای ۲۰ سال گذشته درباره درهمتنیدگی کوانتومی را بهصورت آزمایشگاهی تأیید کنند؛ دستاوردی که میتواند مسیر توسعه رایانههای کوانتومی قدرتمندتر و شبکههای ارتباطی کوانتومی را هموار کند.
به گزارش سیناپرس به نقل از ScienceAlert، گروهی از فیزیکدانان مؤسسه علوم و فناوری اتریش (ISTA) و دانشگاه فنی مونیخ موفق شدند یکی از نظریههای مهم حوزه درهمتنیدگی کوانتومی را که نزدیک به دو دهه پیش مطرح شده بود، بهطور تجربی اثبات کنند.
درهمتنیدگی کوانتومی یکی از شگفتانگیزترین پدیدههای فیزیک است که در آن دو یا چند ذره، حتی اگر در فاصلهای بسیار دور از یکدیگر قرار داشته باشند، رفتارهایی کاملاً بههمپیوسته از خود نشان میدهند. آلبرت اینشتین این پدیده را به دلیل ماهیت غیرعادی آن، «کنش شبحوار از راه دور» توصیف کرده بود.
این ویژگی، پایه بسیاری از فناوریهای نوظهور از جمله رایانش کوانتومی، ارتباطات فوقایمن، طراحی داروهای جدید و الگوریتمهای پیشرفته هوش مصنوعی به شمار میرود.
در این پژوهش، محققان از روشی نوآورانه موسوم به «حمام کوانتومی» (Quantum Bath) استفاده کردند. در این روش، فوتونهای مایکروویوی کمانرژی بهطور خودکار میان دو کیوبیت (واحد پایه اطلاعات در رایانههای کوانتومی) ارتباط برقرار کرده و آنها را در حالت درهمتنیده نگه میدارند.
برخلاف روشهای متداول که نیازمند کنترل و تنظیم مداوم هستند، فناوری جدید بدون دخالت مداوم پژوهشگران عمل میکند و میتواند حالت درهمتنیدگی را به شکلی پایدار حفظ کند.
به گفته پژوهشگران، این روش علاوه بر سادگی، قابلیت استفاده در فواصل بسیار طولانی را نیز دارد. در آزمایش انجامشده، دو کیوبیت تنها با کابلی به طول ۵۰ سانتیمتر از یکدیگر جدا بودند، اما از نظر نظری، این فناوری میتواند برای ارتباط میان کیوبیتهایی در فاصلههای بسیار بیشتر نیز به کار گرفته شود.
یکی دیگر از مزیتهای این فناوری، امکان تولید همزمان چندین جفت کیوبیت درهمتنیده از طریق یک منبع فوتونی است؛ قابلیتی که میتواند توسعه شبکههای کوانتومی گسترده و رایانههای کوانتومی بزرگتر را تسهیل کند.
محققان همچنین موفق شدند با ارسال پالسهای بسیار کوتاه مایکروویوی، در حد چند میلیاردیم ثانیه، درهمتنیدگی پایدار میان کیوبیتها را اندازهگیری و تأیید کنند.
با وجود این موفقیت، پژوهشگران تأکید میکنند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد. در حال حاضر، روش جدید تنها حدود ۱۰ درصد از ظرفیت درهمتنیدگی موجود را منتقل میکند و از نظر بازده، هنوز از برخی روشهای رایج ضعیفتر است.
با این حال، دانشمندان معتقدند این دستاورد چارچوبی مقیاسپذیر برای آینده فراهم کرده و با بهبود آن میتوان رایانههای کوانتومی قدرتمندتر، شبکههای ارتباطی کوانتومی گستردهتر و سامانههای پردازشی بسیار سریعتری توسعه داد. نتایج این پژوهش در نشریه Physical Review X منتشر شده است.
مترجم:سروش ساده