اولین تلهپورت حالت فوتون میان دو نقطهٔ کوانتومی مستقل با فیدلیتی بالا
عنوان خبر: اولین تلهپورت حالت فوتون میان دو نقطهٔ کوانتومی مستقل با فیدلیتی بالا
ژانر/موضوع: ارتباطات کوانتومی، تلهپورت کوانتومی
تاریخ انتشار خبر:2 دسامبر 2025
لینک خبر: phys.org
چکیده:
یک کنسرسیوم پژوهشی اروپایی بهرهبری دانشگاه پادربورن برای نخستین بار موفق شده است حالت قطبش یک فوتون را میان دو نقطهٔ کوانتومیِ جدا از هم در فضای آزاد تلهپورت کند؛ دستاوردی که یک گام بزرگ بهسوی زیرساختهای آیندهٔ اینترنت کوانتومی بهشمار میرود. در این آزمایش، حالت کوانتومی فوتونی که از یک نقطهٔ کوانتومی منتشر شده بود به فوتونی از یک نقطهٔ کوانتومی دیگر منتقل شد—در حالی که این دو منبع کاملاً مستقل بودند. این موضوع پیشتر دستنیافتنی تلقی میشد زیرا اغلب آزمایشهای مشابه از فوتونهایی با منشأ یکسان استفاده میکردند. پژوهشگران با بهرهگیری از یک پیوند اپتیکی ۲۷۰ متری در فضای آزاد میان دو ساختمان دانشگاهی در رم، حالت قطبش یک فوتون را با را با فیدلیتی تله پورت ۸۲٪ به فوتون دیگر منتقل کردند که بیش از ده انحراف معیار بالاتر از حدّ کلاسیک است. این آزمایش به همزمانسازی با GPS، آشکارسازهای فوقسریع تکفوتونی، و سامانههای پایدارسازی فعال برای جبران آشفتگیهای جوی نیاز داشت. این پیشرفت نتیجهٔ بیش از یک دهه برنامهریزی و همکاری میان چند مؤسسهٔ اروپایی است. این نتایج نشان میدهد که نقاط کوانتومی نیمهرسانا میتوانند بهعنوان منابع نور کوانتومیِ قطعی و مقیاسپذیر عمل کنند و مسیر را برای رلههای کوانتومی و شبکههای ارتباطی کوانتومی از راه دور هموار سازند. در همین زمان، یک تیم پژوهشی دیگر از اشتوتگارت و زاربروکن نیز با استفاده از تبدیل بسامد به نتیجهای مشابه دست یافته است، که نشاندهندهٔ سرعت بالای پیشرفت تحقیقات کوانتومی در اروپا است.
شرح کامل خبر:
یک کنسرسیوم پژوهشی اروپایی بهرهبری دانشگاه پادربورن به یک نقطهٔ عطف مهم در مسیر ایجاد «اینترنت کوانتومی» دست یافته است. این گروه برای نخستین بار حالت قطبش یک فوتون را میان دو نقطهٔ کوانتومیِ نیمهرسانای مستقل و جدا از هم را در فضای آزاد تلهپورت کرده است؛ دستاوردی که سالها یکی از چالشهای اساسی در توسعهٔ ارتباطات کوانتومی مقیاسپذیر محسوب میشد.
برخلاف بیشتر آزمایشهای قبلی که تلهپورت کوانتومی را با فوتونهایی از یک منبع واحد انجام میدادند، این پژوهش موفق شده است حالت کوانتومی را میان فوتونهایی که از دو اِمیتر کوانتومیِ مستقل و فیزیکیِ مجزا منتشر شدهاند منتقل کند. این استقلالِ منابع، برای ایجاد شبکههای بزرگمقیاس کوانتومی ضروری است، زیرا گرهها باید مستقل عمل کنند و در عین حال بتوانند اطلاعات کوانتومی را بهطور مطمئن مبادله کنند.
آزمایش با استفاده از یک پیوند اپتیکی ۲۷۰ متری در فضای آزاد میان دو ساختمان در دانشگاه ساپینزاِ رم انجام شد. حفظ همدوسی کوانتومی در چنین فاصلهای نیازمند مهندسی پیشرفته بود: همزمانسازی ساعتها با استفاده از GPS، سامانههای پایدارسازی فعال برای جبران آشفتگیهای جوی، و آشکارسازهای تکفوتونی فوقسریع که توانایی تفکیک رویدادها در مقیاس پیکوثانیه را دارند. با وجود این چالشها، پژوهشگران فیدلیتی تلهپورت ۸۲ ± ۱ درصد را بهدست آوردند—مقداری که بیش از ده انحراف معیار بالاتر از حد کلاسیک است و ماهیت کاملاً کوانتومی این انتقال را تأیید میکند.
این پیشرفت نتیجهٔ همکاری بلندمدت و گستردهٔ اروپایی است که بیش از یک دهه برنامهریزی و توسعه را شامل میشود. نقاط کوانتومی با دقت بسیار بالا در دانشگاه یوهانس کپلر لینز ساخته شدند، در حالی که نانوساختارهای رزوناتور—که برای استخراج کارآمد فوتون ضروری است—در دانشگاه وورتسبورگ تولید شدند. پروتکل تلهپورت و پیوند اپتیکی در فضای آزاد توسط تیم دانشگاه ساپینزا اجرا شد، و محاسبات و تحلیلهای اپتیکی گسترده توسط گروه پادربورن انجام گرفت. این موفقیت تأیید میکند که نقشهٔ راهی که بیش از ده سال پیش توسط پروفسور Klaus Jöns و پروفسور Rinaldo Trotta برای استفاده از نقاط کوانتومی بهعنوان منابع قطعی فوتونهای درهمتنیده و پروتکلهای تلهپورت تدوین شده بود، اکنون به بار نشسته است.
در زمینهٔ گستردهتر ارتباطات کوانتومی، نقاط کوانتومی یک جایگزین بسیار امیدبخش برای منابع احتمالی مانند تبدیل خودبهخودی پارامتری رو به پایین (SPDC) هستند، زیرا میتوانند فوتونها را بهصورت قطعی و تقریباً «بهصورت دکمهای» تولید کنند. این موضوع آنها را برای ساخت رلههای کوانتومی، تکرارکنندههای کوانتومی، و در نهایت شبکههای ارتباطی دوربرد بسیار مناسب میسازد.
گام بعدی این پروژه، نمایش مبادلهٔ درهمتنیدگی میان دو نقطهٔ کوانتومی مستقل است؛ مرحلهای حیاتی در ساخت یک رلهٔ کوانتومی کامل مبتنی بر منابع قطعی فوتونهای درهمتنیده. دستیابی به این هدف اروپا را یک گام مهم به سمت ایجاد سامانههای عملی ارتباطات کوانتومی دوربرد نزدیکتر میکند.
شایان ذکر است که یک گروه پژوهشی دیگر از اشتوتگارت و زاربروکن نیز تقریباً همزمان، با استفاده از تبدیل بسامد به نتیجهای مشابه دست یافتهاند؛ و این همگرایی پژوهشی نشاندهندهٔ سرعت چشمگیر پیشرفت اروپا در فوتونیک کوانتومی است. در کنار هم، این دستاوردها یک نقطهٔ عطف مهم در مسیر تحقق اینترنت کوانتومی بهشمار میروند.
منابع:
[1] https://phys.org/news/2025-12-photon-teleportation-distant-quantum-dots.html
[2] https://www.uni-paderborn.de/en/news-item/154655
[3] https://thequantuminsider.com/2025/12/05/photon-teleportation-quantum-dots/
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
