اگر فکر می‌کنید «تلپورت» فقط در داستان‌های علمی - تخیلی معنا دارد، حالا وقتش رسیده که تجدیدنظر کنید. گروهی از پژوهشگران در دانشگاه ایلینوی آمریکا موفق شده‌اند یک گام بزرگ در جهت ساخت شبکه‌های ارتباطی کوانتومی واقعی بردارند؛ آن هم با کمک یک فوتونِ تنها!
به گزارش همشهری آنلاین، در دنیایی که هر روز بیش از دیروز به‌سوی آینده‌ای عجیب و نامأنوس پیش می‌رویم، علم نیز مرزهای واقعیت را جابه‌جا می‌کند. حالا پژوهشی در دانشگاه ایلینوی نشان داده که می‌توان اطلاعات کوانتومی را با استفاده از تنها یک فوتون منتقل کرد، آن هم بدون آنکه از یک کانال فیزیکی عبور کند! این یعنی انتقال «اطلاعات» بدون «حرکت». چیزی که تا دیروز فقط در فیلم‌های علمی تخیلی دیده بودیم، حالا به لطف اپتیک غیرخطی و فناوری نانوفوتونیک، به واقعیت نزدیک شده است.
سال‌هاست دانشمندان می‌دانند اپتیک غیرخطی (Nonlinear Optics) می‌تواند راه‌حل مطمئنی برای افزایش پایداری و کاهش خطا در سیستم‌های ارتباطی کوانتومی باشد. اما مشکل اینجا بود که این سیستم‌ها در سطح نور بسیار کم به‌خوبی عمل نمی‌کردند.
در حال حاضر تیمی از محققان دانشگاه ایلینوی اوربانا - شمپین با استفاده از یک بستر نانو فوتونیک از جنس فسفید ایندیوم - گالیوم موفق شده‌اند بازده این فرایند را به طرز چشمگیری افزایش دهند؛ آن‌هم در شرایطی که تنها از یک فوتون استفاده می‌شود.
دکتر «کجی فانگ» سرپرست پروژه و استاد مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه ایلینوی می‌گوید: سیستم ما اطلاعات کوانتومی را بادقت ۹۴ درصد منتقل می‌کند، درحالی‌که سیستم‌های مبتنی بر اپتیک خطی در نهایت به‌دقت ۳۳ درصد می‌رسند. همین عدد نشان می‌دهد که اپتیک غیرخطی تا چه اندازه می‌تواند کارایی را افزایش دهد.
به گفته او، مشکل بزرگ درگذشته بازدهی پایین این روش‌ها بوده است. اما استفاده از بستر نانوفوتونیک باعث شده کارایی تا حدی بالا برود که دیگر بتوان این فناوری را جدی گرفت.
فرآیند انتقال اطلاعات در سیستم‌های کوانتومی به کمک چیزی انجام می‌شود که «تلپورت کوانتومی» نام دارد. در این روش، دو فوتون در حالت درهم‌تنیده قرار می‌گیرند؛ یعنی به طریقی مرموز و عجیب، هر کدام از آن‌ها نسبت به دیگری واکنش نشان می‌دهد، حتی اگر کیلومترها از هم دور باشند.
با این روش، نیازی به ارسال فیزیکی اطلاعات نیست. تأثیر نویزها و خطاهای موجود در کانال‌های ارتباطی نیز تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند.
اما تلپورت کوانتومی هم بدون ایراد نیست. استفاده از اجزای اپتیکی خطی همواره با ابهام‌هایی در انتقال همراه است. همچنین منابع تولید فوتون‌های درهم‌تنیده در بیشتر مواقع بیش از یک جفت فوتون تولید می‌کنند؛ این یعنی ممکن است اصلاً دو فوتونی که در انتقال استفاده می‌شوند، درهم‌تنیده نباشند!
پژوهشگران امیدوارند با توسعه بیشتر این فناوری، نه‌تنها تلپورت کوانتومی، بلکه پروتکل‌های پیچیده‌تری مانند «تعویض درهم‌تنیدگی» نیز بادقت و بازده بالا اجرا شود.
اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، شاید روزی بتوانیم شبکه‌هایی داشته باشیم که اطلاعات را تنها با کمک یک فوتون و بدون عبور از هیچ‌گونه سیم یا فیبر نوری، از نقطه‌ای به نقطه‌ای دیگر بفرستند.
تحول بزرگ دانشگاه ایلینوی گامی بلند در جهت تحقق ارتباطات کوانتومی واقعی است. استفاده از فناوری اپتیک غیرخطی و بسترهای نانو فوتونیک نه‌تنها مشکلات بازدهی را برطرف کرده، بلکه مسیر را برای استفاده‌های گسترده‌تر از تلپورت کوانتومی هموار کرده است.
شاید این آغاز عصری باشد که در آن «انتقال اطلاعات» دیگر وابسته به «حرکت فیزیکی» نباشد.
