برای نخستینبار، یک پردازنده کوانتومی در مدار زمین فعالیت کرد؛ آزمایشی که نشان میدهد رایانش کوانتومی، با وجود حساسیت بالا، میتواند از محیط کنترلشده آزمایشگاه خارج شود و به فضا برسد. پژوهشگران دانشگاه وین این سامانه را در یک ماهواره در مدار پایین زمین آزمایش کردند و موفق شدند یک پدیده کوانتومی را در فضا ثبت کنند.
به گزارش سیناپرس،رایانش در فضا با یک مشکل بزرگ روبهروست: حجم عظیمی از دادههای ماهوارهها تولید میشود، اما ارسال همه این اطلاعات به زمین همیشه آسان نیست. محدودیت پهنای باند و فرصتهای ارتباطی باعث میشود پردازش بخشی از دادهها در همان مدار زمین، گزینهای جذاب باشد.
حالا پژوهشگران دانشگاه وین گام مهمی در این مسیر برداشتهاند. آنها برای نخستینبار یک پردازنده کوانتومی فوتونی را در فضا راهاندازی کردند و نشان دادند که این فناوری میتواند در شرایط واقعی مدار زمین نیز عملکرد کوانتومی خود را حفظ کند.
این سامانه در ۲۳ ژوئن ۲۰۲۵ با یک موشک فالکون ۹ به مدار پایین زمین، در ارتفاع حدود ۵۱۰ کیلومتری، فرستاده شد.
فضا برای رایانه کوانتومی جای راحتی نیست
رایانههای کوانتومی به شرایط بسیار حساسی نیاز دارند و عواملی مانند گرما، لرزش، تابش و اختلالات محیطی میتوانند عملکرد آنها را مختل کنند.
پژوهشگران برای اینکه تجهیزات ظریف این سامانه در زمان پرتاب آسیب نبیند، بخشهای حساس را روی پایههای تیتانیومی محکم کردند و فیبرهای نوری را نیز تقویت کردند. نمونههای اولیه پیش از پرتاب تحت آزمایشهای شدید لرزش و شوک قرار گرفتند.
این سامانه در ابتدا شش آشکارساز نوری داشت، اما تنها سه مورد از آنها قابل استفاده بودند. نور شدید خورشید نیز سیگنال پسزمینهای ایجاد میکرد که اندازهگیریهای حساس را مختل میکرد. به همین دلیل، پژوهشگران مجبور شدند آزمایشهای حساس خود را در زمانی انجام دهند که ماهواره وارد سایه زمین میشد؛ دورهای حدود ۳۰ دقیقه در هر مدار.
تابشهای فضایی نیز بهتدریج عملکرد آشکارسازها را کاهش دادند. پس از ۵۲ روز، میزان خطا در تشخیص آنها افزایش یافت و پژوهشگران با تغییر ولتاژ تلاش کردند بخشی از عملکرد ازدسترفته را جبران کنند.
مشکل دیگری که از زمین به فضا رسید!
حتی لیزر سامانه نیز با مشکل مواجه شد. چسبی که در ساخت بخشی از لیزر استفاده شده بود، در خلأ شروع به آزاد کردن مواد کرد. این مواد روی قطعات نوری نشستند و باعث شدند توان خروجی لیزر کاهش پیدا کند.
با وجود این مشکلات، پردازنده توانست آزمایش اصلی خود را انجام دهد.پژوهشگران با تنظیم دمای بلوری که جفتهای فوتونی تولید میکرد، شرایطی ایجاد کردند که فوتونها به اندازه کافی مشابه شوند تا یک پدیده مشخص کوانتومی رخ دهد. این پدیده که به اثر هنگ-اُو-مندل معروف است، در آزمایش فضایی نیز مشاهده شد.
میزان مشاهده این اثر به ۰.۹۰۸ رسید که بالاتر از حد کلاسیکی ۰.۵ بود. پژوهشگران همچنین آزمایش را در دو روز متفاوت تکرار کردند و زمانی که سامانه را به شکلی تنظیم کردند که نباید این پدیده رخ دهد، اثر مشاهدهشده نیز از بین رفت.
هنوز خبری از پردازش دادههای ماهوارهای نیست
این پردازنده فعلاً قرار نیست حجم دادههای ماهوارهها را در مدار زمین پردازش کند. هدف اصلی این آزمایش، اثبات امکان کارکرد یک سامانه رایانش کوانتومی فوتونی در محیط فضا بود.
پژوهشگران امیدوارند در مراحل بعدی، نسخههای مقاومتر این فناوری ساخته شوند تا بتوانند بخشی از دادههای ماهوارهای را در همان مدار دستهبندی و فشردهسازی کنند و تنها اطلاعات پردازششده را به زمین ارسال کنند.
این پژوهش هنوز داوری علمی نشده و بهصورت پیشچاپ در پایگاه arXiv منتشر شده است.
مترجم:میترا سادات فیضی