Բրիտանական Կոլումբիայի համալսարանի հետազոտողները մշակել են միկրոչիպի տեսական մոդել, որը կարող է դառնալ քվանտային ինտերնետի հիմքը: Կրեմնե հիմքի վրա ստեղծված սարքը կարող է միկրոալիքային ազդանշանները վերափոխել օպտիկական ազդանշանների՝ մինչև 95% արդյունավետությամբ և նվազագույն աղմուկով: Այս բացահայտումը, որը հրապարակվել է npj Quantum Information ամսագրում, լուծում է քվանտային տեղեկատվության հեռավոր հեռավորություններով փոխանցման հիմնական խնդիրը: 

Քվանտային ցանցերի խնդիրը

Քվանտային համակարգիչներն օգտագործում են միկրոալիքներ՝ տեղեկատվությունը մշակելու համար, սակայն տվյալների փոխանցումը հեռավոր սարքերի միջև, օրինակ՝ քաղաքների կամ երկրների միջև, պահանջում է օպտիկական ազդանշաններ, որոնք տարածվում են օպտիկամանրաթելային մալուխներով: Քվանտային վիճակները չափազանց փխրուն են, և ազդանշանի վերափոխման ժամանակ ցանկացած խեղաթյուրում կարող է խաթարել քվանտային խճճվածությունը՝ քվանտային կապի հիմքը, որը թույլ է տալիս երկու մասնիկներին մնալ կապված անկախ հեռավորությունից: 

«Մեր սարքը նման է թարգմանչի, որը հասկանում է գրեթե յուրաքանչյուր բառ, պահպանում է իմաստը և չի ավելացնում աղմուկ», — պարզաբանել է հետազոտության համահեղինակ Մոհամմեդ Խալիֆան:

Ինչպե՞ս է աշխատում միկրոչիպը

Մշակված միկրոչիպը կրեմնե կառուցվածք է՝ արհեստականորեն ստեղծված մագնիսական թերություններով՝ նյութի մանրադիտակային «թերություններով», որոնք թույլ են տալիս կառավարել դրա հատկությունները: Երբ չիպին մատակարարվում են որոշակի հաճախականության միկրոալիքային և օպտիկական ազդանշաններ, այդ թերություններում գտնվող էլեկտրոնները մի տեսակի ազդանշանը վերափոխում են մյուսի՝ առանց էներգիայի կորստի: Սա նվազագույնի է հասցնում անկայունությունն ու ջերմային կորուստները՝ պահպանելով քվանտային խճճվածությունը: 

Սարքն առանձնանում է բարձր էներգաարդյունավետությամբ՝ սպառելով ընդամենը միլիոնական վատտ, և համատեղելի է միկրոչիպերի արտադրության ժամանակակից տեխնոլոգիաների հետ: Սա այն դարձնում է պոտենցիալ մասշտաբավորվող՝ գոյություն ունեցող հեռահաղորդակցության ենթակառուցվածքում ինտեգրվելու համար: 

Բացահայտման նշանակությունը

«Մեր սարքը ոչ միայն վերափոխում է ազդանշանը, այլև պահպանում է քվանտային կապը, ինչը չափազանց կարևոր է», — ընդգծել է հետազոտության ղեկավար դոկտոր Ջոզեֆ Սալֆին: Այս մշակումը ճանապարհ է բացում գլոբալ քվանտային ցանցերի ստեղծման համար, որոնք թույլ կտան քվանտային համակարգիչներին տվյալներ փոխանակել մեծ հեռավորությունների վրա՝ առանց քվանտային հատկությունների կորստի: 

Կիրառման հեռանկարները

Թեև ներկայում սարքը գոյություն ունի միայն որպես տեսական մոդել, դրա իրականացումը կարող է իրականություն դառնալ՝ շնորհիվ կրեմնե չիպերի արտադրության ստանդարտ գծերի օգտագործման: Ապագայում նման փոխակերպիչները կարող են ինտեգրվել հեռահաղորդակցության համակարգերում՝ ապահովելով քվանտային ինտերնետի հիմքը: Սա հնարավորություն կտա ստեղծել անվտանգ կապի ալիքներ, որոնք դիմացկուն են կոտրումներին, և արագացնել քվանտային հաշվարկների զարգացումը: 

Եզրակացություն

Կանադացի գիտնականների մշակումը կարևոր քայլ է քվանտային ինտերնետի ստեղծման ուղղությամբ: Կրեմնե միկրոչիպը, որը կարող է արդյունավետ և առանց կորուստների վերափոխել քվանտային ազդանշանները, բացում է նոր հնարավորություններ գլոբալ քվանտային ցանցերի համար: Եթե մոդելը հաջողությամբ իրականացվի գործնականում, այն կարող է դառնալ ապագայի հեռահաղորդակցությունների հիմքը՝ ապահովելով տվյալների փոխանցման բարձր արագություն և անվտանգություն: