پیام رسانی کوانتومی دو طرفه ممکن شد: سد دیگری که مکانیک کوانتومی از پیش رو برداشت

ارتباط، فرآیند انتقال پیام (اطلاعات) از یک فرستنده‌ به گیرنده است. معمولا تصور ما درباره انتقال اطلاعات فیزیکی، پیامی است که توسط یک حامل اطلاعات ارسال می‌شود. در دنیای کلاسیک، سیستم‌های فیزیکی حامل اطلاعات، مطابق قوانین فیزیک کلاسیک، عمل می‌کنند، اما اکنون دانشمندان به لطف ویژگی‌های شگفت دنیای کوانتومی، موفق به عبور از سدی کلاسیکی شده‌ و ایده‌ی پیام رسانی کوانتومی دو طرفه را ثابت کرده‌اند. نتیجه‌ی این پژوهش جذاب در مجله Physical Review Letters منتشر شده است. با دیپ لوک همراه باشید…

دانشمندان کشف کردند یک ذره کوانتومی می‌تواند به صورت دو طرفه، پیام رسانی کند. در واقع یک ذره به لطف برهم‌ نهی کوانتومی، می‌تواند برای خود، پیام ارسال کند. طبق اصل برهم‌نهی، یک ذره‌ی کوانتومی می‌تواند دو حالت کوانتومی مجزا را به طور همزمان، اشغال کند که همین امر، ارتباط کوانتومی دو طرفه را ممکن می‌کند. این ارتباطات کوانتومی، نه تنها بسیار امن‌تر از سیستم‌های امروزی عمل خواهند کرد، بلکه سرعت انتقال اطلاعات را نیز به میزان قابل توجهی افزایش خواهند داد. محققان می‌گویند:

اگر بخواهیم پیام‌ها را بین مکان‌های مختلف انتقال دهیم، واضح است جسمی که این اطلاعات را ذخیره و حمل می‌کند، باید در تمام این مکان‌ها ظاهر شود. با این حال، اگر یک مانع فیزیکی را در مکان‌های برهم‌نهی کوانتومی قرار دهیم، قدرت شگفت‌انگیزی برای جمع آوری، ذخیره و انتقال اطلاعات از مکان‌های مختلف و به طور همزمان ایجاد خواهد شد. مثلا به جای اینکه مجبور باشید دو تن از دوستان خود در نقاط مختلف را به طور جداگانه و یکی پس از دیگری ببینید، می‌توانید آنها را به طور همزمان، ملاقات کرده و به ٖآنها پیام ارسال کنید. برای درک چگونگی این پدیده، لازم است کمی به دنیای پیچیده مکانیک کوانتوم وارد شوید.

ساده‌ترین حالت را در نظر بگیرید که دو بازیکن، آلیس و باب، می‌خواهند یک بیت اطلاعات ساده (یعنی ۰ یا ۱) را مبادله کنند. آنها بیت‌ها یا پیامهای مربوطه‌ی خود را به طور همزمان، در حالت برهم‌نهی یک ذره کوانتومی، رمزگذاری می‌کنند. پس از رمزگذاری اطلاعات، هر یک از دو نفر، بخش‌های مربوطه‌ی خود را به دیگری ارسال می‌کند. آنچه برای این عمل، مورد نیاز است، نوعی دستگاه و مکانیزم هوشمند بین دو بازیکن است که بتواند بخش‌هایی از ذره را بسته به محتویات آن هدایت کند. به عنوان مثال، اگر ذره، نهایتا به آلیس برسد، او می‌داند که بیت باب، مخالف بیت اوست و بالعکس. بنابراین آلیس و باب پیامی را به طور همزمان، دریافت و ارسال کرده‌اند.

دانشمندان برای بدست آوردن شواهد تجربی ببشتر، با استفاده از آینه‌ها و دیگر دستگاه‌های نوری، فوتونی در حالت برهم‌نهی بین دو موقعیت (نماینده‌ی آلیس و باب) را ایجاد کردند. پس از کدگذاری فوتون با ۰ یا ۱ در هر موقعیت، فوتون مورد نظر به موقعیت مخالف ارسال می‌شود. فوتون در طول مسیر با خودش برهمکنش کرده و با توجه به تقویت یا تضعیف سیگنال، مشخص خواهد شد کدام ایستگاه، فوتون را دریافت خواهد کرد.