فناوری

ما در حال نزدیک شدن به اینترنت کوانتومی هستیم ، اما آن چیست؟

اینترنت کوانتومی آینده از کیوبیت اطلاعات کوانتومی استفاده می کند که می تواند تعداد نامحدودی از مقادیر را به خود اختصاص دهد.

اینترنت کوانتومی : در فوریه 2020 ، دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده و دانشگاه شیکاگو فاش کردند که به یک درهم تنیدگی کوانتومی دست یافته اند – که در آن رفتار یک جفت دو ذره کوچک به هم پیوند می خورد ، به طوری که حالات آنها یکسان است – بیش از یک شبکه حلقه کوانتومی 52 مایل (83.7 کیلومتر) در حومه شیکاگو.

اگر شما دانشمندی نیستید که با مکانیک کوانتوم آشنا نیستید – این بدان معناست که رفتار ماده و انرژی در کوچکترین مقیاس واقعیت ، که به طور خاصی با دنیایی که می توانیم در اطراف آن ببینیم ، متفاوت است ، ممکن است برای شما سوال باشد که این همه سر و صدا چیست؟

همچنین بخوانید : پدیده های سریعتر از نور

موفقیت محققان می تواند گامی مهم در توسعه نسخه جدید و بسیار قدرتمندتر اینترنت در چند دهه آینده باشد. به جای بیت هایی که شبکه امروزی استفاده می کند ، که فقط می توانند مقدار 0 یا 1 را بیان کنند ، اینترنت کوانتومی آینده از کیوبیت اطلاعات کوانتومی استفاده می کند ، که می تواند تعداد نامحدودی از مقادیر را به خود اختصاص دهد. (quibit واحد اطلاعات یک کامپیوتر کوانتومی است ؛ مانند یک بیت در یک رایانه معمولی است).

این امر باعث می شود پهنای باند بیشتری به اینترنت کوانتومی داده شود و این امر امکان اتصال رایانه های کوانتومی فوق العاده قدرتمند و سایر دستگاه ها و اجرای برنامه های عظیمی را که به سادگی با اینترنت موجود در حال حاضر امکان پذیر نیست ، میسر می سازد.

دیوید اوشالوم از طریق ایمیل توضیح می دهد: “اینترنت کوانتومی بستر یک اکوسیستم کوانتومی خواهد بود ، جایی که رایانه ها ، شبکه ها و حسگرها اطلاعات را به شیوه ای کاملاً جدید مبادله می کنند که در آن حس ، ارتباطات و محاسبات به معنای واقعی کلمه به عنوان یک نهاد با هم کار می کنند.” او استاد اطلاعات اسپینترونیک و کوانتوم در دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر در دانشگاه شیکاگو و دانشمند ارشد در آرگون است که پروژه حلقه کوانتومی را رهبری میکند.

 اینترنت کوانتومی
اینترنت کوانتومی

توضیح اینترنت کوانتومی

بنابراین چرا ما به این نیاز داریم و چه کاری انجام می دهد؟ برای شروع ، اینترنت کوانتومی جایگزین اینترنت معمولی که اکنون داریم نیست. بلکه مکمل آن یا شاخه ای از آن خواهد بود. این می تواند به برخی از مشکلاتی که اینترنت کنونی را تحت تاثیر قرار داده است رسیدگی کند. به عنوان مثال ، اینترنت کوانتومی محافظت بسیار بیشتری در برابر هکرها و مجرمان سایبری ارائه می دهد.

همچنین مطالعه کنید : 10 هکر معروف در طول تاریخ را بشناسید

در حال حاضر ، اگر آلیس در نیویورک از طریق اینترنت به باب در کالیفرنیا پیامی ارسال کند ، این پیام تقریباً از یک ساحل به ساحل دیگر در یک خط مستقیم حرکت می کند. در طول مسیر ، سیگنال هایی که پیام را منتقل می کنند کاهش می یابد. تکرارکننده ها سیگنال ها را می خوانند ، خطاها را تقویت و تصحیح می کنند. اما این فرایند به هکرها اجازه می دهد تا “نفوذ” کرده و پیام را رهگیری کنند.

با این حال ، پیام کوانتومی چنین مشکلی نخواهد داشت. شبکه های کوانتومی از ذرات فوتون های نوری برای ارسال پیام هایی استفاده می کنند که در برابر حملات سایبری آسیب پذیر نیستند. ری نیول ، محقق آزمایشگاه ملی لوس آلاموس می گوید ، به جای رمزگذاری پیام با استفاده از پیچیدگی ریاضی ، ما بر قوانین عجیب فیزیک کوانتومی تکیه می کنیم.

با اطلاعات کوانتومی ، “شما نمی توانید آن را کپی یا نصف کنید ، و حتی نمی توانید بدون تغییر آن را نگاه کنید.” در حقیقت ، فقط تلاش برای رهگیری یک پیام ، همانطور که مجله Wired اشاره کرد ، پیام را از بین می برد. این می تواند رمزگذاری را که بسیار امن تر از هر چیزی است که امروزه در دسترس است ، فعال کند.

سومیت خاتری ، محقق در دانشگاه ایالتی لوئیزیانا در باتون روژ ، در ایمیلی می گوید: “ساده ترین راه برای درک مفهوم اینترنت کوانتومی ، مفهوم تله پورت کوانتومی است.” او و همکارانش مقاله ای در مورد امکان استفاده از اینترنت کوانتومی مبتنی بر فضا نوشته اند که در آن ماهواره ها به طور مداوم فوتون های درهم تنیده را به سطح زمین پخش می کنند ، همانطور که در این مقاله در بررسی فناوری توضیح داده شده است.

 

ختری می گوید: “تله پورت کوانتومی برخلاف آن چیزی است که ذهن غیر دانشمندان ممکن است از نظر آنچه در فیلم های علمی تخیلی می بینند تصور کند.” “در تله پورت کوانتومی ، دو نفر که مایل به برقراری ارتباط هستند یک جفت ذرات کوانتومی که درهم پیچیده اند به اشتراک می گذارند. سپس ، از طریق یک سری عملیات ، فرستنده می تواند هرگونه اطلاعات کوانتومی را به گیرنده ارسال کند (اگرچه این کار سریعتر از نور قابل انجام نیست) سرعت ، یک تصور اشتباه رایج). این مجموعه از درهم تنیدگی مشترک بین جفت افراد در سراسر جهان اساساً اینترنت کوانتومی را تشکیل می دهد. سوال اصلی تحقیق این است که چگونه می توان این جفت های درهم تنیده را به بهترین نحو در بین مردم در سراسر جهان توزیع کرد. ”

هنگامی که امکان انجام این کار در مقیاس وسیع وجود داشته باشد ، اینترنت کوانتومی به قدری شگفت آور خواهد بود که ساعت ها می توانند هزاران بار دقیق تر از بهترین ساعت های اتمی موجود امروزه کار کنند ،  این امر ناوبری GPS را بسیار دقیق تر از امروز می کند و میدان گرانشی زمین را با جزئیات آن طوری ترسیم می کند که دانشمندان می توانند موج گرانشی امواج گرانشی را تشخیص دهند. همچنین می تواند فوتون ها را از تلسکوپ های دور از نور مرئی در سراسر زمین دور کرده و آنها را به یک رصدخانه مجازی غول پیکر متصل کند.

نیکلاس پیترز ، سرپرست گروه علوم اطلاعات کوانتومی در آزمایشگاه ملی اوک ریج می گوید: “شما به طور بالقوه می توانید سیارات را در اطراف ستارگان دیگر ببینید.”

 

همچنین ممکن است شبکه های رایانه های کوانتومی فوق قدرتمند در سراسر جهان با هم کار کنند و شبیه سازی های فوق العاده پیچیده ای ایجاد کنند. این امر ممکن است محققان را قادر سازد تا رفتار مولکولها و پروتئینها را بهتر درک کرده و داروهای جدید را توسعه داده و آزمایش کنند.

همچنین ممکن است به فیزیکدانان در حل برخی از اسرار دیرینه واقعیت کمک کند. نیول می گوید: “ما تصویر کاملی از نحوه عملکرد جهان نداریم.” “ما درک بسیار خوبی از نحوه عملکرد مکانیک کوانتومی داریم ، اما تصویری بسیار واضح از مفاهیم آن نداریم. در مکانی که مکانیک کوانتومی با تجربه زنده ما تلاقی می کند ، تصویر مبهم است.”

چالش های ایجاد اینترنت کوانتومی

اما قبل از هر چیزی ، محققان باید نحوه ساخت اینترنت کوانتومی را بیابند و با توجه به عجیب بودن مکانیک کوانتومی ، این کار آسان نخواهد بود. پیترز می گوید: “در دنیای کلاسیک می توانید اطلاعات را رمزگذاری کرده و ذخیره کنید و خراب نمی شوند.” “در دنیای کوانتومی ، شما اطلاعات را رمزگذاری می کنید و تقریباً بلافاصله شروع به تحلیل می کند.”

مشکل دیگر این است که چون مقدار انرژی مربوط به اطلاعات کوانتومی واقعاً کم است ، جلوگیری از تعامل آن با دنیای خارج دشوار است. امروزه “در بسیاری از موارد ، سیستم های کوانتومی فقط در دمای بسیار پایین کار می کنند.” جایگزین دیگر کار در خلاء و پمپاژ تمام هوا به بیرون است. ”

به گفته نیول ، برای ایجاد یک عملکرد کوانتومی اینترنت ، ما به انواع سخت افزاری نیاز داریم که هنوز توسعه نیافته است. بنابراین نمی توان گفت دقیقاً چه زمانی اینترنت کوانتومی راه اندازی می شود ، هرچند یک دانشمند چینی تصور کرده است که این اتفاق می تواند تا سال 2030 رخ دهد.

حالا این جالب است
آلبرت اینشتین ، که اعتبار مکانیک کوانتوم را زیر سال برد ، همانطور که Technology Review توضیح می دهد ، درهم تنیدگی کوانتومی را “اقدام ترسناک در فاصله” نامید.

سوالات متداول اینترنت کوانتومی

سرعت اینترنت کوانتومی چقدر خواهد بود؟
یک اینترنت کوانتومی قادر است حجم زیادی از داده ها را با سرعتی بیشتر از سرعت نور در فواصل بزرگ منتقل کند.

آیا اینترنت کوانتومی امکان پذیر است؟
در فوریه 2020 ، دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی ایالات متحده و دانشگاه شیکاگو فاش کردند که به یک پیچیدگی کوانتومی دست یافته اند. موفقیت محققان گامی مهم در توسعه نسخه جدید اینترنت است ، اما هنوز چند دهه طول می کشد.

چه کسی پیشرو محاسبات کوانتومی است؟
IBM یکی از غول های مهم در صنعت محاسبات کوانتومی است ، اگرچه دولت چین از طریق آزمایشگاه ملی علوم اطلاعات کوانتومی چین جهش های قابل توجهی انجام می دهد.

سرعت پردازنده کوانتومی چقدر است؟

گوگل اعلام کرد یک کامپیوتر کوانتومی دارد که 100 میلیون بار سریعتر از هر رایانه کلاسیک است.

کدام کشور در زمینه محاسبات کوانتومی پیشتاز است؟
بر اساس گزارش فوربس ، رقابت بین ایالات متحده و چین سخت است ، اما آمریکا دارای اختراعات بیشتری در زمینه محاسبات کوانتومی است. علاوه بر این ، گوگل با حل مشکلی در 200 ثانیه که برای یک کامپیوتر کلاسیک 10 هزار سال طول می کشد ، به برتری کوانتومی دست یافت.

منبع : electronics

برچسب ها
مشاهده بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن