مقدمه
پژوهشگران University of Bath در بریتانیا از طراحی نسل جدیدی از فیبرهای نوری پیشرفته خبر دادهاند که میتواند زیرساختهای اینترنت کوانتومی آینده را متحول کند. این فناوری نوآورانه با بهرهگیری از ساختارهای ریزمهندسیشده، امکان انتقال و مدیریت اطلاعات کوانتومی را با دقت و کارایی بالاتر فراهم میکند.
اینترنت کوانتومی که به عنوان نسل بعدی شبکههای ارتباطی طراحی میشود، برخلاف اینترنت کلاسیک که اطلاعات را به صورت بیتهای صفر و یک منتقل میکند، از ویژگیهای کوانتومی فوتونها مانند برهمنهی و درهمتنیدگی برای انتقال داده استفاده میکند. چنین قابلیتی نه تنها سطحی بیسابقه از امنیت ارتباطی ایجاد میکند، بلکه امکان انجام محاسبات توزیع شده و پردازش همزمان چندین حالت را نیز فراهم میسازد.
با این حال، یکی از چالشهای اصلی در مسیر تحقق اینترنت کوانتومی، محدودیت فیبرهای نوری استاندارد است. فیبرهای رایج با هسته جامد سیلیسی برای انتقال پایدار حالتهای کوانتومی بهینه نشدهاند و در فواصل طولانی میتوانند باعث تضعیف یا تغییر وضعیت فوتونها شوند. در پاسخ به این چالش، تیم تحقیقاتی دانشگاه بث فیبرهایی با «هسته ریزساختار» طراحی کردهاند که شامل الگوی دقیق و منظم حفرههای هوا در ساختار داخلی فیبر است.
جهش بزرگ به سوی اینترنت کوانتومی!
این طراحی پیشرفته امکان کنترل دقیقتر نور، مدیریت طول موج، کاهش تلفات و حتی تولید فوتونهای درهمتنیده را فراهم میکند. در این ساختار، حفرههای هوا به صورت شبکهای پیرامون هسته قرار گرفتهاند و میتوانند ویژگیهای پراکندگی و سرعت گروه نور را تنظیم کنند. چنین قابلیتی برای ایجاد سوئیچهای کم تلفات، مبدلهای طول موج کوانتومی و حتی حافظههای کوانتومی حیاتی است. پژوهشگران میگویند، این فیبرهای ریزساختار تنها مسیر انتقال اطلاعات نیستند. بلکه میتوانند به عنوان اجزای فعال شبکههای کوانتومی عمل کنند. آنها قادرند منابع تک فوتون درهمتنیده تولید کنند، طول موج فوتونها را با سایر اجزای شبکه هماهنگ سازند و مسیر حرکت دادههای کوانتومی را بدون تخریب اطلاعات تغییر دهند.
درهمتنیدگی کوانتومی اساس عملکرد شبکههای کوانتومی محسوب میشود. پدیدهای است که طی آن دو یا چند فوتون به یکدیگر وابسته میشوند که تغییر وضعیت یکی، بلافاصله بر دیگری اثر میگذارد. حتی اگر فاصله زیادی میان آنها وجود داشته باشد. این ویژگی پایه ارتباطات فوق امن و غیرقابل شنود در اینترنت کوانتومی آینده خواهد بود. کارشناسان معتقدند توسعه چنین فیبرهایی میتواند مسیر ساخت شبکههای کوانتومی مقیاس پذیر و حتی کامپیوترهای کوانتومی عملیاتی را هموار کند. چالشهایی مانند کاهش تلفات نور، هماهنگی طول موجها و ذخیره سازی حالتهای کوانتومی همچنان در دستور کار محققان قرار دارد، اما پیشرفتهای اخیر نشان میدهد که تحقق اینترنت کوانتومی بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شده است.
در نهایت باید گفت:
جهش بزرگ به سوی اینترنت کوانتومی پژوهشی در واقع فراتر از یک پیشرفت آزمایشگاهی ساده است. این پدیده میتواند ستون فقرات نسل جدید ارتباطات جهانی را شکل دهد. توسعه فیبرهای نوری ریزساختار که توانایی حفظ و مدیریت حالتهای کوانتومی نور را دارند، بستر لازم برای ایجاد شبکههایی با رمزنگاری ذاتاً غیرقابل نفوذ را فراهم میکند. شبکههایی که در آن هرگونه شنود یا دستکاری اطلاعات فوراً قابل تشخیص خواهد بود. افزون بر این، چنین زیرساختی امکان اتصال گرههای محاسباتی کوانتومی در نقاط مختلف جهان را مهیا میسازد. همچنین مسیر را برای محاسبات توزیعی با توان پردازشی بیسابقه هموار میکند. در صورت عملیاتی شدن گسترده، این فناوری میتواند معماری اینترنت فعلی را متحول کرده و استانداردهای امنیت، سرعت و قدرت پردازش شبکههای جهانی را به سطحی کاملاً جدید ارتقا دهد.