اولین تلهپورت کوانتومی فوتونهای مخابراتی به حافظه حالتجامد
عنوان خبر: اولین تلهپورت کوانتومی فوتونهای مخابراتی به حافظه حالتجامد
ژانر/موضوع: مخابرات کوانتومی، تلهپورت کوانتومی، اطلاعات کوانتومی
تاریخ انتشار خبر: 21 ژوئیه 2025
لینک خبر: phys.org
چکیده:
پژوهشگران دانشگاه نانجینگ موفق شدند تلهپورت کوانتومی یک کیوبیت نوری را در طول موج مخابراتی به یک حافظه کوانتومی حالتجامد مبتنی بر یونهای اربیوم (erbium) انجام دهند. این نخستینبار است که چنین تلهپورتی با استفاده از اجزایی که با زیرساخت فیبر نوری موجود سازگار هستند، انجام میشود که گامی مهم بهسوی شبکههای کوانتومی مقیاسپذیر و اینترنت کوانتومی آینده میباشد. در این آزمایش از پنج سیستم کلیدی استفاده شد، از جمله منبع فوتون درهمتنیده یکپارچه، اندازهگیری حالت بل، و رابطی با فرکانس پایدار برای تعامل با حافظه. صحت تلهپورت با استفاده از توموگرافی حالت و فرایند کوانتومی تأیید شد و فراتر از محدودیت کلاسیک بود. این پیشرفت امکان ذخیره و انتقال اطلاعات کوانتومی در مسافتهای طولانی با بهرهگیری از دستگاهها و طولموجهای سازگار با مخابرات را فراهم میسازد.
شرح کامل خبر:
تلهپورت کوانتومی یکی از پروتکلهای بنیادین در علم اطلاعات کوانتومی است که امکان انتقال حالت کوانتومی یک ذره از مکانی به مکان دیگر را بدون جابهجایی فیزیکی خود ذره فراهم میکند. این فرآیند به جای انتقال مستقیم، از درهمتنیدگی کوانتومی مشترک و ارتباط کلاسیک برای بازسازی حالت کوانتومی در مقصد بهره میگیرد. این مفهوم پایهای برای توسعه «اینترنت کوانتومی» است؛ یعنی شبکهای جهانی که امکان تبادل ایمن و فوری اطلاعات کوانتومی را در فواصل دور فراهم میسازد.
اخیراً پژوهشگران دانشگاه نانجینگ (Nanjing) برای نخستینبار موفق شدند تلهپورت حالت کوانتومی یک فوتون در طولموج مخابراتی (تقریباً ۱.۵ میکرومتر، همان طولموجی که در شبکههای فیبر نوری امروزی استفاده میشود) را به یک حافظه کوانتومی حالتجامد مبتنی بر یونهای اربیوم انجام دهند. اهمیت این دستاورد در آن است که برخلاف مطالعات پیشین که نیاز به تبدیل فرکانس بین فوتون و حافظه داشتند، این سیستم کاملاً با زیرساختهای مخابراتی فعلی سازگار است و نیازی به تبدیل فرکانس ندارد.
پیکربندی آزمایش شامل پنج زیرسیستم بود:
- آمادهسازی حالت ورودی،
- منبع EPR (برای تولید جفتهای فوتون درهمتنیده با استفاده از تراشههای فوتونیک مبتنی بر نیترید سیلیکون)،
- اندازهگیری حالت بل (Bell-state measurement) برای اتصال حالت ورودی به فوتون درهمتنیده،
- حافظه کوانتومی حالتجامد مبتنی بر کریستال دوپشده با یونهای اربیوم،
- سامانه پالایش و تثبیت فرکانسی بر اساس کاواکهای Fabry-Pérot و روش (Pound–Drever–Hall (PDH برای تطبیق طیفی دقیق بین فوتونها و حافظه.
یونهای اربیوم بهدلیل داشتن گذارهای نوری در باند C (۱.۵ میکرومتر)، گزینهای ایدهآل برای حافظههای کوانتومی سازگار با فیبر نوری هستند. این حافظهها قادرند فوتونهای درهمتنیده را ذخیره کنند، که ویژگیای کلیدی برای اجرای «تکرارگرهای کوانتومی» است؛ دستگاههایی که ارتباطات کوانتومی طولانیبرد را به بخشهای کوتاهتر تقسیم میکنند تا تلفات و کاهش انسجام را جبران نمایند.
برای بررسی کیفیت تلهپورت، پژوهشگران از «توموگرافی حالت کوانتومی» و «توموگرافی فرایند» استفاده کردند؛ دو روش که به بازسازی حالت و شناسایی دقیق عملکرد سیستم کمک میکنند. نتایج نشان داد که فیدلیتی(fidelity) فراتر از مرز کلاسیکی است، که به معنای واقعی بودن فرآیند تلهپورت کوانتومی است.
این پژوهش گامی بزرگ در مسیر توسعه شبکههای کوانتومی مقیاسپذیر بهشمار میآید. استفاده از منابع فوتونی تراشهای و حافظههای کوانتومی با فناوریهای کنونی، راه را برای پیادهسازی عملی اینترنت کوانتومی هموارتر میکند. همچنین کل سامانه با اجزایی ساخته شده که در حال حاضر بهطور تجاری در دسترس و از نظر فناوری بالغ هستند.
گامهای بعدی تیم، بهبود زمان ذخیرهسازی و افزایش بازدهی حافظه کوانتومی مبتنی بر یونهای اربیوم خواهد بود، که دو مانع اصلی برای تحقق عملی تکرارگرهای کوانتومی بهشمار میروند.
در مجموع، این دستاورد بنیانی برای ایجاد شبکههای کوانتومی گسترده و سازگار با زیرساختهای مخابراتی موجود فراهم میآورد و نشان میدهد که انتقال اطلاعات کوانتومی به حافظههای حالتجامد در بستر واقعی امکانپذیر است.
منابع:
[1] https://phys.org/news/2025-07-quantum-internet-closer-teleport-based.html
[2] https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/3wh8-2gh1
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
