وقتی تخیل علمی به واقعیت می‌پیوندد / یک راه شگفت‌انگیز برای فرار از زمان و مکان

اگر فکر می‌کنید «تلپورت» فقط در داستان‌های علمی - تخیلی معنا دارد، حالا وقتش رسیده که تجدیدنظر کنید. گروهی از پژوهشگران در دانشگاه ایلینوی آمریکا موفق شده‌اند یک گام بزرگ در جهت ساخت شبکه‌های ارتباطی کوانتومی واقعی بردارند؛ آن هم با کمک یک فوتونِ تنها!

جابه‌جایی مرزهای واقعیت

به گزارش همشهری آنلاین، در دنیایی که هر روز بیش از دیروز به‌سوی آینده‌ای عجیب و نامأنوس پیش می‌رویم، علم نیز مرزهای واقعیت را جابه‌جا می‌کند. حالا پژوهشی در دانشگاه ایلینوی نشان داده که می‌توان اطلاعات کوانتومی را با استفاده از تنها یک فوتون منتقل کرد، آن هم بدون آنکه از یک کانال فیزیکی عبور کند! این یعنی انتقال «اطلاعات» بدون «حرکت». چیزی که تا دیروز فقط در فیلم‌های علمی تخیلی دیده بودیم، حالا به لطف اپتیک غیرخطی و فناوری نانوفوتونیک، به واقعیت نزدیک شده است.

یک کلید طلایی برای ارتباطات کوانتومی

سال‌هاست دانشمندان می‌دانند اپتیک غیرخطی (Nonlinear Optics) می‌تواند راه‌حل مطمئنی برای افزایش پایداری و کاهش خطا در سیستم‌های ارتباطی کوانتومی باشد. اما مشکل اینجا بود که این سیستم‌ها در سطح نور بسیار کم به‌خوبی عمل نمی‌کردند.

در حال حاضر تیمی از محققان دانشگاه ایلینوی اوربانا - شمپین با استفاده از یک بستر نانو فوتونیک از جنس فسفید ایندیوم - گالیوم موفق شده‌اند بازده این فرایند را به طرز چشمگیری افزایش دهند؛ آن‌هم در شرایطی که تنها از یک فوتون استفاده می‌شود.

جهشی شگفت‌انگیز در دقت و بازدهی

دکتر «کجی فانگ» سرپرست پروژه و استاد مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه ایلینوی می‌گوید: سیستم ما اطلاعات کوانتومی را بادقت ۹۴ درصد منتقل می‌کند، درحالی‌که سیستم‌های مبتنی بر اپتیک خطی در نهایت به‌دقت ۳۳ درصد می‌رسند. همین عدد نشان می‌دهد که اپتیک غیرخطی تا چه اندازه می‌تواند کارایی را افزایش دهد.

به گفته او، مشکل بزرگ درگذشته بازدهی پایین این روش‌ها بوده است. اما استفاده از بستر نانوفوتونیک باعث شده کارایی تا حدی بالا برود که دیگر بتوان این فناوری را جدی گرفت.

تلپورت کوانتومی؛ بدون عبور، بدون تماس

فرآیند انتقال اطلاعات در سیستم‌های کوانتومی به کمک چیزی انجام می‌شود که «تلپورت کوانتومی» نام دارد. در این روش، دو فوتون در حالت درهم‌تنیده قرار می‌گیرند؛ یعنی به طریقی مرموز و عجیب، هر کدام از آن‌ها نسبت به دیگری واکنش نشان می‌دهد، حتی اگر کیلومترها از هم دور باشند.

با این روش، نیازی به ارسال فیزیکی اطلاعات نیست. تأثیر نویزها و خطاهای موجود در کانال‌های ارتباطی نیز تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.

چالش‌های تلپورت

اما تلپورت کوانتومی هم بدون ‌ایراد نیست. استفاده از اجزای اپتیکی خطی همواره با ابهام‌هایی در انتقال همراه است. همچنین منابع تولید فوتون‌های درهم‌تنیده در بیشتر مواقع بیش از یک جفت فوتون تولید می‌کنند؛ این یعنی ممکن است اصلاً دو فوتونی که در انتقال استفاده می‌شوند، درهم‌تنیده نباشند!

نگاه به آینده؛ ارتباطاتی فراتر از مکان

پژوهشگران امیدوارند با توسعه بیشتر این فناوری، نه‌تنها تلپورت کوانتومی، بلکه پروتکل‌های پیچیده‌تری مانند «تعویض درهم‌تنیدگی» نیز بادقت و بازده بالا اجرا شود.

اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، شاید روزی بتوانیم شبکه‌هایی داشته باشیم که اطلاعات را تنها با کمک یک فوتون و بدون عبور از هیچ‌گونه سیم یا فیبر نوری، از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر بفرستند.

آینده‌ای که از دل نور می‌تابد

تحول بزرگ دانشگاه ایلینوی گامی بلند در جهت تحقق ارتباطات کوانتومی واقعی است. استفاده از فناوری اپتیک غیرخطی و بسترهای نانو فوتونیک نه‌تنها مشکلات بازدهی را برطرف کرده، بلکه مسیر را برای استفاده‌های گسترده‌تر از تلپورت کوانتومی هموار کرده است.

شاید این آغاز عصری باشد که در آن «انتقال اطلاعات» دیگر وابسته به «حرکت فیزیکی» نباشد.

بلینگام گران‌ترین هافبک دنیا شد؛ بالاتر از ویرتز ۱۸۰ میلیونی

بیشتر بخوانید:

حل معمای ۱۲۵ ساله دینامیک سیالات: ریاضیدانان سه نظریه فیزیکی را یکپارچه کردند

تماشاخانه

زندگی در قفس: واقعیت تلخ مسکن در هنگ‌کنگ (فیلم)

روایتی از خانه‌های تخریب شده در جنگ اسرائیل علیه ایران / «این‌جا خانه‌ام بود؛ هرچیزی در آن معنایی داشت» (فیلم)

فیلم های دیگر