دانشمندان چینی به موفقیت بزرگی در شبکههای کوانتومی مقیاسپذیر دست یافتند
عنوان خبر: دانشمندان چینی به موفقیت بزرگی در شبکههای کوانتومی مقیاسپذیر دست یافتند
ژانر/موضوع: ارتباطات کوانتومی، حافظه کوانتومی، توزیع کلید کوانتومی
تاریخ انتشار خبر:6 فوریه 2026
لینک خبر: chinadailyasia.com
چکیده:
یک تیم پژوهشی چینی از دانشگاه علم و صنعت چین از پیشرفتهای مهمی در مسیر ایجاد شبکههای ارتباطی کوانتومی عملی خبر داده است که دو مانع دیرینه را هدف قرار میدهد: محدودیت فاصله و تولید کلیدهای امن. این پژوهش که به رهبری فیزیکدان «Pan Jianwei» انجام شده، یک جزء اصلی مقیاسپذیر از یک تکرارکنندهٔ کوانتومی را به نمایش میگذارد و رکوردهای جدیدی در توزیع کلید کوانتومی فوقامن (QKD) بر بستر فیبر نوری ثبت میکند. تکرارکنندههای کوانتومی برای شبکههای کوانتومی در فواصل طولانی ضروری هستند، زیرا سیگنالهای کوانتومی در فیبر نوری بهسرعت تضعیف میشوند. این تیم با ترکیب یک حافظه کوانتومی مبتنی بر یون با طول عمر بالا، یک رابط کارآمد میان نور و ماده، و یک پروتکل با دقت بالا توانست درهمتنیدگی را بهاندازه کافی حفظ کند تا بخشهای شبکه به یکدیگر متصل شوند. این دستاورد بهعنوان نخستین نمایش آزمایشی یک بلوک سازندهٔ مقیاسپذیر برای تکرارکنندهٔ کوانتومی گزارش شده است. همزمان، پژوهشگران توزیع کلید کوانتومی مستقل از دستگاه را نیز توسعه دادند؛ روشی که امنیت آن بر پایهٔ فیزیک کوانتومی تضمین میشود و نه بر اعتماد به سختافزار. آنها موفق شدند کلیدهای رمزنگاری امن را در مسافت ۱۱ کیلومتر فیبر نوری تولید کنند—حدود ۳۰۰۰ برابر بیشتر از نمایشهای پیشین—و همچنین این رویکرد را برای فواصل تا ۱۰۰ کیلومتر اعتبارسنجی کردند..
شرح کامل خبر:
یک تیم پژوهشی چینی از دانشگاه علم و فناوری چین (USTC) از دو پیشرفت مهم خبر داده است که دو مانع اساسی بر سر راه ایجاد شبکههای ارتباطی کوانتومی در مقیاس بزرگ را هدف قرار میدهد: غلبه بر محدودیت فاصله و تولید کلیدهای رمزنگاری فوقامن بدون نیاز به اعتماد به سختافزار. این پژوهش به رهبری فیزیکدان برجستهٔ کوانتوم، «Pan Jianwei»، انجام شده و نتایج آن در ژورنالهای Nature و Science منتشر شده است.
شبکههای کوانتومی با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم—بهویژه درهمتنیدگی کوانتومی—اطلاعات را منتقل میکنند. از نظر نظری، این روش امکان ارتباطی با امنیت تضمینشده توسط قوانین فیزیک را فراهم میکند، زیرا هرگونه تلاش برای شنود باعث اختلال در حالتهای کوانتومی شده و قابل شناسایی است. اما در عمل، سیگنالهای کوانتومی هنگام عبور از فیبر نوری بهسرعت تضعیف میشوند و همین موضوع فاصلهٔ قابلدسترس را بهشدت محدود کرده و شبکههای کوانتومی را عمدتاً به آزمایشگاهها محدود نگه داشته است.
یکی از چالشهای اصلی، حفظ درهمتنیدگی کوانتومی در فواصل طولانی است. برای حل این مشکل، مدتهاست مفهوم «تکرارکنندهٔ کوانتومی» مطرح شده است. در این روش، مسیر ارتباطی طولانی به بخشهای کوتاهتر تقسیم میشود. درهمتنیدگی بهطور جداگانه در هر بخش ایجاد شده و سپس بهصورت مرحلهبهمرحله به هم متصل میشود؛ مشابه انتقال پیام از طریق ایستگاههای واسطه بهجای ارسال مستقیم آن در یک فاصلهٔ بسیار طولانی.
مشکل اینجاست که حالتهای کوانتومی بسیار شکنندهاند و اغلب پیش از آنکه اتصال درهمتنیدگی بین بخشها کامل شود، از بین میروند. تیم USTC این مشکل را با ترکیب سه پیشرفت فنی حل کرد:
- یک حافظهٔ کوانتومی با طول عمر بالا مبتنی بر یونهای بهدامافتاده،
- یک رابط بسیار کارآمد بین یونها و فوتونها،
- و یک پروتکل بسیار دقیق برای اتصال بخشهای درهمتنیده.
ترکیب این عناصر باعث شد درهمتنیدگی بهاندازه کافی پایدار بماند تا فرآیند اتصال کامل شود. به گفتهٔ پژوهشگران، این کار اولین نمایش تجربی جهان از یک جزء اصلی مقیاسپذیر مناسب برای یک تکرارکننده کوانتومی است که گامی حیاتی به سوی شبکههای کوانتومی از راه دور است.
در مسیر پژوهشی دوم، همین تیم به سراغ «توزیع کلید کوانتومی مستقل از دستگاه» یا همان device-independent quantum key distribution (DI-QKD) رفت. برخلاف رمزنگاری سنتی—و حتی QKD معمولی—در DI-QKD فرض بر قابلاعتماد بودن سختافزار نیست. حتی اگر دستگاههای ارتباطی معیوب یا تا حدی دستکاری شده باشند، امنیت کلیدهای تولیدشده توسط خود قوانین فیزیک کوانتومی تضمین میشود.
پژوهشگران با ایجاد درهمتنیدگی باکیفیت بالا بین دو اتم روبیدیوم که در فاصلهٔ زیادی از هم قرار داشتند، برای نخستین بار DI-QKD را در شبکههای فیبر نوری در مقیاس شهری نمایش دادند. آنها موفق شدند کلیدهای رمزنگاری امن را در فاصلهٔ ۱۱ کیلومتر فیبر نوری تولید کنند؛ فاصلهای که حدود ۳۰۰۰ برابر بیشتر از آزمایشهای پیشین است. همچنین نشان دادند که این روش، از نظر اصولی، میتواند تا ۱۰۰ کیلومتر نیز گسترش یابد که بیش از دو مرتبهٔ بزرگی فراتر از رکوردهای بینالمللی قبلی میباشد.
در مجموع، این دو آزمایش نشان میدهد که چندین جزء کلیدی موردنیاز برای شبکههای کوانتومی عملی در حال شکلگیری است. تکرارکنندههای کوانتومی مشکل فاصله را حل میکنند و DI-QKD روشی برای ارتباط امن فراهم میآورد که به اعتماد به دستگاهها یا نرمافزار متکی نیست.
خبرگزاری chinadaily این دستاوردها را بهعنوان نقطهٔ عطفی مهم در برنامهٔ ارتباطات کوانتومی چین معرفی کرده و آن را نشانهای از خروج شبکههای کوانتومی مبتنی بر فیبر از مرحلهٔ کاملاً نظری دانسته است. هرچند استقرار گسترده هنوز به مهندسی پیشرفته، کاهش هزینهها و استانداردسازی نیاز دارد، اما این آزمایشها نشان میدهد که موانع فنی کلیدی را میتوان در شرایط دنیای واقعی برطرف کرد.
این پیشرفتها همچنین در شرایطی رخ میدهد که رقابت جهانی در حوزهٔ فناوری کوانتومی شدت گرفته و ارتباطات امن بهعنوان یک اولویت اقتصادی و امنیت ملی تلقی میشود. از منظر امنیتی، چنین فناوریهایی میتوانند در آینده شبکههای نظامی یا دولتی را ممکن سازند که امنیت آنها نه بر پایه الگوریتمهای رمزنگاری، بلکه بر اساس قوانین فیزیک تضمین شده و در نتیجه در برابر شنود یا رمزگشایی مقاومتر باشند.
منابع:
[1] https://www.chinadailyasia.com/hk/article/628574
[2] https://thequantuminsider.com/2026/02/06/chinese-researchers-clear-hurdles-for-long-distance-quantum-networks/
[3] https://www.science.org/doi/10.1126/science.aec6243
[4] https://www.nature.com/articles/s41586-026-10177-4
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
