رقابت برای ایجاد اینترنت کوانتومی

اروپا در تلاش است تا زیرساخت شبکه‌ای جدید و امن‌تری مبتنی بر فیزیک کوانتومی ایجاد کند که به جلوگیری از سرقت اطلاعات توسط هکرها کمک کند.

اروپا، چین و ایالات متحده در حال سرمایه‌گذاری در توسعه رایانه‌های کوانتومی و اینترنت هستند. عکس: metamorworks — اروپا، چین و ایالات متحده در حال سرمایه‌گذاری در توسعه رایانه‌های کوانتومی و اینترنت هستند. عکس: *metamorworks*

در ماه مه ۲۰۲۳، دکتر بنجامین لانیون از دانشگاه اینسبروک در اتریش گامی بزرگ در جهت ایجاد نوع جدیدی از اینترنت برداشت. او با استفاده از اصول فیزیک کوانتومی، اطلاعات را در امتداد یک کابل فیبر نوری ۵۰ کیلومتری منتقل کرد. اطلاعات در فیزیک کوانتومی با ارقام دودویی که رایانه‌ها ذخیره و پردازش می‌کنند، یعنی هسته اصلی وب جهانی امروزی، متفاوت است. دنیای فیزیک کوانتومی بر خواص و برهمکنش‌های مولکول‌ها، اتم‌ها و حتی ذرات کوچک‌تر مانند الکترون‌ها و فوتون‌ها تمرکز دارد. بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها، پتانسیل انتقال دقیق‌تر اطلاعات را ارائه می‌دهند و به جلوگیری از سرقت سایبری کمک می‌کنند.

لانیون گفت تحقیقات او اینترنت کوانتومی را در داخل شهرها و در نهایت در سراسر شهرها امکان‌پذیر خواهد کرد. پیشرفت او بخشی از یک پروژه تحقیقاتی اتحادیه اروپا (EU) برای نزدیک‌تر شدن به اینترنت کوانتومی است. این پروژه که اتحاد اینترنت کوانتومی (QIA) نام دارد، مؤسسات تحقیقاتی و شرکت‌هایی را در سراسر اروپا گرد هم می‌آورد. طبق گزارش Phys.org ، QIA طی ۳.۵ سال، تا پایان مارس ۲۰۲۶، ۲۵.۵ میلیون دلار بودجه از اتحادیه اروپا دریافت کرده است.

استفانی ونر، استاد اطلاعات کوانتومی در دانشگاه صنعتی دلفت هلند و هماهنگ‌کننده‌ی QIA، گفت: «اینترنت کوانتومی جایگزین اینترنت معمولی نخواهد شد، بلکه آن را تکمیل خواهد کرد.»

یک مفهوم مهم در فیزیک کوانتومی، درهم‌تنیدگی کوانتومی است. اگر دو ذره درهم‌تنیده باشند، صرف نظر از اینکه چقدر در فضا از هم دور باشند، همچنان خواص مشابهی دارند. به عنوان مثال، هر دوی آنها «اسپین» یکسانی دارند که نشان دهنده جهت تکانه زاویه‌ای ذاتی یک ذره بنیادی است. حالت اسپین یک ذره تا زمانی که مشاهده نشود، مشخص نیست. قبل از آن، آنها در حالت‌های مختلفی به نام برهم‌نهی قرار دارند. اما پس از مشاهده، حالت‌های هر دو ذره به وضوح تعریف می‌شوند.

این برای ارتباطات امن مفید است. کسانی که انتقالات کوانتومی را رهگیری می‌کنند، با ایجاد تغییر در وضعیت ذره مشاهده شده، ردپای واضحی از خود به جا می‌گذارند. ونر توضیح می‌دهد: «ما می‌توانیم از ویژگی‌های درهم‌تنیدگی کوانتومی برای دستیابی به یک ارتباط امن استفاده کنیم، حتی اگر مهاجم یک کامپیوتر کوانتومی داشته باشد.»

قابلیت‌های ارتباطی امن اینترنت کوانتومی می‌تواند طیف بسیار وسیع‌تری از کاربردها را نسبت به اینترنت سنتی ایجاد کند. به عنوان مثال، در پزشکی، درهم‌تنیدگی کوانتومی می‌تواند همگام‌سازی ساعت را امکان‌پذیر کند و جراحی از راه دور را بهبود بخشد. ونر گفت، در نجوم، تلسکوپ‌هایی که مشاهدات از راه دور انجام می‌دهند، می‌توانند «از اینترنت کوانتومی برای ایجاد درهم‌تنیدگی بین حسگرها استفاده کنند و تصاویر با کیفیت بسیار بهتری از آسمان ارائه دهند».

چالش فعلی، افزایش مقیاس اینترنت کوانتومی برای استفاده از ذرات زیاد در فواصل طولانی است. لانیون و همکارانش همچنین ارتباط نه تنها بین ذرات منفرد، بلکه بین پرتوهای ذرات (در این مورد، فوتون‌ها) را نیز نشان داده‌اند که باعث افزایش نرخ درهم‌تنیدگی بین گره‌های کوانتومی می‌شود. هدف نهایی، گسترش گره‌های کوانتومی به محدوده‌های بزرگتر، شاید ۵۰۰ کیلومتر، و ایجاد یک اینترنت کوانتومی است که بتواند شهرهای دورافتاده را به هم متصل کند، مشابه اینترنت سنتی.

در خارج از اروپا، چین و ایالات متحده نیز در سال‌های اخیر در زمینه محاسبات کوانتومی و اینترنت پیشرفت‌هایی داشته‌اند. اروپا در توسعه زیرساخت‌های فضایی و زمینی یکپارچه برای ارتباطات امن، که بخش اصلی اینترنت کوانتومی است، جلوتر است.

آن خانگ (طبق گفته Phys.org )

لینک منبع