نخستین گام به‌سوی اینترنت کوانتومی: اتصال دو پردازندهٔ کوانتومی با کابل فیبر نوری
نخستین گام به‌سوی اینترنت کوانتومی: اتصال دو پردازندهٔ کوانتومی با کابل فیبر نوری
دانشمندان بریتانیایی موفق شدند دو پردازندهٔ کوانتومی جداگانه را با استفاده از کابل‌های فیبر نوری موجود به هم متصل کنند؛ اقدامی که زمینه‌ساز ساخت ابررایانه‌های کوانتومی در آینده خواهد بود.
به گزارش نیوزلن و به نقل از لایوساینس، افزایش تعداد کیوبیت‌ها (واحدهای پایهٔ اطلاعات در رایانش کوانتومی) یکی از چالش‌های اصلی این حوزه است. زیرا رایانه‌های کوانتومی بسیار حساس‌اند و کوچک‌ترین اختلال ناشی از گرما، حرکت یا میدان‌های الکترومغناطیسی می‌تواند عملکرد آن‌ها را مختل کند.
همین مسئله موجب می‌شود خطا در رایانه‌های کوانتومی به‌مراتب بیشتر از رایانه‌های کلاسیک باشد.
گفتنی است افزایش تعداد کیوبیت‌ها گرچه قدرت محاسباتی را بالا می‌برد، اما سامانه را پیچیده‌تر کرده و احتمال بروز «ناهمدوسی» (از بین رفتن اطلاعات کوانتومی) را افزایش می‌دهد. از این رو، تمرکز دانشمندان فعلاً بر طراحی کیوبیت‌های پایدارتر است تا در آینده بتوان سامانه‌هایی با میلیون‌ها کیوبیت ساخت.
اکنون گروهی از پژوهشگران راهکاری خلاقانه برای این مشکل ارائه داده‌اند. آن‌ها با انتشار مقاله‌ای در نشریهٔ Nature در تاریخ ۵ فوریه ۲۰۲۵، پیشنهاد کرده‌اند که به‌جای افزایش تعداد کیوبیت‌ها در یک سامانه، چند پردازندهٔ کوانتومی مستقل را از طریق کابل‌های نوری به هم متصل کنیم.
این روش نه‌تنها ظرفیت کیوبیت‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه راه را برای محاسبات توزیع‌شدهٔ کوانتومی هموار می‌سازد.
پردازنده‌های «آلیس» و «باب»؛ همکاری کوانتومی از راه دور
در این آزمایش، دانشمندان دو پردازندهٔ کوانتومی به‌نام‌های «آلیس» و «باب» را (که با شرکت کوانتومی Alice & Bob تفاوت دارند) از طریق یک واسط نوری فوتونی به هم متصل کردند. این اتصال امکان اشتراک اطلاعات و منابع کوانتومی میان دو پردازنده را فراهم آورد، به‌گونه‌ای که آن‌ها عملاً به‌مثابه یک سامانهٔ واحد عمل کردند.
از نکات مهم این دستاورد آن است که برای نخستین‌بار، افزون بر انتقال فوتون‌ها و اطلاعات کوانتومی، یک الگوریتم کامل کوانتومی نیز از طریق این شبکه منتقل شد.
گفتنی است الگوریتم‌ها نقش کلیدی در رایانش کوانتومی دارند و امکان حل مسائل پیچیده را فراهم می‌سازند. در این آزمایش، از الگوریتم معروف «جستجوی گروور» استفاده شد که برای یافتن اطلاعات مشخص در میان داده‌های نامرتب طراحی شده است.
راهی نو برای ابررایانه‌های کوانتومی
آنچه این فناوری را چشمگیر می‌سازد، امکان توزیع محاسبات میان پردازنده‌های متعدد است؛ روشی که در رایانه‌های کلاسیک نیز برای ساخت ابررایانه‌ها استفاده می‌شود.
به‌جای ساخت یک ماشین عظیم با میلیون‌ها کیوبیت، می‌توان از مجموعه‌ای از پردازنده‌های کوچک‌تر بهره گرفت که از طریق کابل‌های نوری با هم در ارتباط‌اند. در این مدل، هر پردازندهٔ کوانتومی می‌تواند به‌تنهایی نگهداری یا ارتقاء یابد، بی‌آنکه به کل سامانه آسیب برسد.
گفتنی است در این آزمایش فاصلهٔ میان دو پردازنده تنها ۲ متر بود. برای آزمون‌های آینده، افزایش فاصله‌ی میان پردازنده‌ها ضروری است تا پایداری اتصال در فواصل دور نیز تضمین شود.
در این راستا، ممکن است از تقویت‌کننده‌های کوانتومی نیز استفاده شود؛ ابزارهایی که امکان انتقال اطلاعات کوانتومی در مسافت‌های طولانی را فراهم می‌کنند.
گامی مهم در مسیر اینترنت کوانتومی امن
گفته می‌شود نتایج این پژوهش نه‌تنها امکان ساخت ابررایانه‌های کوانتومی را تقویت می‌کند، بلکه بنیانی برای ایجاد «اینترنت کوانتومی» نیز فراهم می‌سازد؛ شبکه‌ای ارتباطی با امنیت بسیار بالا که در آن انتقال اطلاعات از طریق پردازنده‌های کوانتومی واقع در نقاط مختلف انجام می‌شود.
«دیوید لوکاس» (سرپرست پروژه و دانشمند ارشد مرکز شبیه‌سازی و رایانش کوانتومی بریتانیا) در بیانیه‌ای اعلام کرد: «آزمایش ما نشان داد که پردازش اطلاعات کوانتومی به‌صورت شبکه‌ای با فناوری فعلی کاملاً امکان‌پذیر است.»
با این حال، وی تصریح می‌کند که راه زیادی تا تحقق عملی رایانه‌های کوانتومی باقی مانده است و در پایان می‌افزاید: «گسترش سامانه‌های کوانتومی در مقیاس وسیع، چالشی فنی و علمی جدی خواهد بود که هم به کشفیات تازه در فیزیک نیاز دارد و هم به تلاش‌های گستردهٔ مهندسی در سال‌های آینده.»
