شاهکار پیشگامانه در ارتباطات کوانتومی/ تلپورتیشن در دنیای واقعی

تحقیقات دانشمندان برای اولین بار امکان «تلپورت» تصاویر در سراسر شبکه بدون ارسال فیزیکی خود تصویر را ممکن کرده است. این روش پیشرفته شامل انتقال کوانتومی اطلاعات در حالت‌هایی با بُعد بالا است که از محدودیت‌های قبلی ارتباطات کوانتومی فراتر می‌رود.

برخلاف روش‌های سنتی که در آن اطلاعات به صورت فیزیکی منتقل می‌شوند، این رویکرد جدید از ساختار الهام‌گرفته از تلپورتیشن استفاده و تضمین می‌کند که اطلاعات به صورت فیزیکی بین طرف‌های ارتباطی جابه‌جا نمی‌شود.

ارتباطات کوانتومی، که برای امنیت اطلاعات ضروری هستند، پیش‌تر به شکلی محدود به حالت‌های دو بعدی یا کیوبیت‌ انجام می‌شدند که در فواصل طولانی حتی بین ماهواره‌ها مخابره می‌شدند. این روش، مشابه ارسال بیت‌های سنتی صفر و یک، دارای محدودیت‌هایی است.

با این حال، به گفته محققان دانشگاه ویتواترزرند(Witwatersrand) در ژوهانسبورگ و موسسه علوم فوتونیک(ICFO) در اسپانیا، اپتیک کوانتومی می‌تواند «الفبا» را گسترش دهد و رمزگذاری سیستم‌های پیچیده‌تر مانند اثر انگشت یا چهره را در یک طی انتقال ممکن کند.

اندرو فوربز(Andrew Forbes)، محقق اصلی و استاد دانشگاه ویتز می‌گوید: به‌ طور سنتی، دو طرف در ارتباط، اطلاعات را از یکی به دیگری حتی در قلمرو کوانتومی به‌طور فیزیکی ارسال می‌کنند. اکنون می‌توان اطلاعات را از راه دور منتقل کرد تا هرگز به صورت فیزیکی در سراسر اتصال حرکت نکنند مانند فناوری «پیشتازان فضا» که به واقعیت پیوسته است.

پیش از این، انتقال از راه دور به حالت‌های سه بُعدی محدود می‌شد و برای ابعاد بالاتر به فوتون‌های درهم تنیده اضافی نیاز بود. این مطالعه نشان‌دهنده اولین نمایش تجربی انتقال کوانتومی در حالت‌هایی با بُعد بالا با استفاده از تنها دو فوتون درهم تنیده است که به نظر می‌رسد اطلاعات از فرستنده به گیرنده «از راه دور» منتقل می‌شود.

یک پیشرفت کلیدی استفاده از یک آشکارساز نوری غیرخطی است که نیاز به فوتون‌های اضافی را از بین می‌برد و برای هر «الگویی» که باید ارسال شود کار می‌کند. آنها به رکورد جدیدی از ۱۵ بُعد با پتانسیل استفاده حتی برای ابعاد بالاتر دست یافته‌اند.

یکی از کاربردهای عملی این فناوری در بانکداری است. به عنوان مثال، مشتری می‌تواند اثر انگشت خود را بدون جابه‌جایی فیزیکی اطلاعات به بانک ارسال کند. بانک یک فوتون درهم تنیده را برای مشتری می‌فرستد، سپس مشتری از یک آشکارساز غیرخطی برای ترکیب آن با اطلاعات ارسالی استفاده می‌کند. این منجر به ظاهر شدن اطلاعات در بانک می‌شود که گویی از راه دور منتقل شده است. این روش از رهگیری اطلاعات جلوگیری می‌کند، زیرا هیچ اطلاعاتی به صورت فیزیکی ارسال نمی‌شود.

فوربز توضیح می‌دهد: این پروتکل همه ویژگی‌های انتقال از راه دور را دارد، به جز یک عنصر ضروری. برای کارآمد کردن آشکارساز غیرخطی، به یک پرتو لیزر درخشان نیاز داریم به طوری که فرستنده بتواند بداند چه چیزی باید ارسال شود، اما نیازی به دانستن آن نباشد. اگر آشکارساز غیرخطی کارآمدتر شود، می‌تواند در آینده این کار انجام شود.

دکتر آدام والس(Adam Vallés) یکی از رهبران این پروژه می‌گوید: ما امیدواریم که این آزمایش که امکان‌پذیری این فرآیند را نشان می‌دهد، باعث پیشرفت بیشتر در جامعه اپتیک غیرخطی از طریق از بین بردن محدودیت‌ها و حرکت به سوی اجرای کامل کوانتومی شود.

اکنون باید محتاط باشیم، زیرا این پیکربندی نمی‌تواند مانع از نگه‌داشتن نسخه‌های بهتری از اطلاعات برای انتقال از طریق یک فرستنده تقلبی شود. با نگاهی به آینده، این تیم قصد دارد بر انتقال کوانتومی در شبکه‌های فیبر نوری تمرکز کند و مرزهای ارتباطات کوانتومی را جابجا کند.