درهم تنیدگی کوانتومی به لطف فرمان کوانتومی، اینترنت کوانتومی را غیرقابل هک می کند


آینده نگر: درهم تنیدگی کوانتومی عملاً تمام مسائل امنیتی را که اینترنت مدرن با آن مواجه است از بین می برد. حداقل این تئوری است. بر اساس تحقیقات جدید، یک راه (تئوری) برای “هدایت” فوتون های درهم تنیده برای جلوگیری از از دست رفتن اطلاعات وجود دارد.

پروفسور مهول مالک 15 سال است که روی فناوری های کوانتومی مطالعه می کند. مالیک با تیمش در موسسه علوم فوتونیک و کوانتومی هریوت وات، راه جدیدی برای ارسال اطلاعات کوانتومی روی فیبرهای نوری ابداع کرده است – راهی که به جلوگیری از از دست رفتن داده ها کمک می کند و مفهوم اینترنت کوانتومی را یک قدم به واقعیت نزدیک می کند.

اینترنت کوانتومی یک مدل نظری برای شبکه نسل بعدی است که بر اساس پدیده‌های عجیب و غریب متعلق به نظریه محاسبات کوانتومی است. عجیب‌ترین پدیده به نام درهم تنیدگی کوانتومی شناخته می‌شود، زیرا دو ذره یا گروهی از ذرات (مثلاً دو فوتون نور) را توصیف می‌کند که بدون توجه به فاصله به هم متصل می‌مانند. حالت کوانتومی یک ذره درهم تنیده را نمی توان مستقل از حالت ذره دیگر بدون توجه به سرعت نور توصیف کرد.

فناوری کوانتومی تلاش می‌کند تا از ویژگی‌های کوانتومی ذرات زیر اتمی برای توسعه رایانه‌های فوق‌العاده قدرتمند استفاده کند یا امنیت ارتباطات شبکه و سیستم‌های ناوبری را تا حد زیادی بهبود بخشد. اما مشکل درهم تنیدگی کوانتومی این است که “انتقال” فوتون های درهم تنیده بر روی فیبرهای نوری در فواصل طولانی به دلیل نویز و از دست دادن اطلاعات دشوار می شود.

ملک گفت: «حتی بهترین فیبرهای نوری در جهان مقدار مشخصی از دست دادن را در هر کیلومتر خواهند داشت، بنابراین این یک مانع بزرگ در ایجاد این شکل از ارتباطات کوانتومی است.» با این حال، تحقیقات جدیدی که او با تیمش انجام داد، برای اولین بار نشان می‌دهد که «درهم‌تنیدگی کوانتومی می‌تواند هم نویز و هم از دست دادن را تحمل کند – و همچنان به شکل قوی به نام فرمان کوانتومی زنده بماند».

هدایت کوانتومی تکنیکی است که می تواند استحکام درهم تنیدگی را با استفاده از “qudits” بهبود بخشد، که اساساً آرایه هایی از کیوبیت ها (معادل بیت در محاسبات کوانتومی) هستند که در ابعاد متعدد مرتب شده اند. محققان از ساختار فضایی نور برای درهم‌تنیدگی فوتون‌ها در فضای 53 بعدی متشکل از «پیکسل» نورها استفاده کردند.

نتیجه: فرمان کوانتومی به آن‌ها اجازه می‌دهد فوتون‌های درهم‌تنیده را از طریق شرایط از دست دادن و نویز معادل 79 کیلومتر کابل‌های فیبر نوری منتقل کنند – حتی با وجود 36 درصد نویز سفید مانند آنچه که می‌تواند ناشی از نشت نور خورشید به آزمایش باشد. مالک گفت که یکی دیگر از یافته‌های غیرواقعی این تحقیق جدید این بود که افزایش تعداد ابعاد در درهم تنیدگی کوانتومی زمان اندازه‌گیری نتایج را نیز به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد.

استاد توضیح داد: جریان کارآمد و قابل اعتماد اطلاعات در قلب جامعه مدرن امروزی قرار دارد. برای ساختن چنین اینترنت «کوانتومی»، «باید بتوانیم درهم تنیدگی کوانتومی را در فواصل دنیای واقعی بفرستیم» با تحمل نویز و تلفات در انتقال.



منبع