اینترنت کوانتومی چیست و چرا آینده ارتباطات را تغییر میدهد؟
به اشتراک گذاری :
اینترنت کوانتومی چیست و چرا آینده ارتباطات را تغییر میدهد؟
اینترنت کوانتومی؛ شبکهای برای انتقال «حالتهای کوانتومی»
اینترنت کوانتومی نوعی شبکه ارتباطی است که بهجای جابهجایی صرفِ بیتهای کلاسیک مانند اینترنت امروز، روی توزیع حالتهای کوانتومی و بهویژه «درهمتنیدگی» میان گرههای دوردست تمرکز دارد. همین ویژگی باعث میشود برخی قابلیتها که در اینترنت فعلی اساساً ممکن نیست، در مقیاس شبکه قابل اجرا شود.
چه چیزی را ممکن میکند؟
یکی از کاربردهای مهم اینترنت کوانتومی، ارتباطات فوقامن است؛ جایی که میتوان کلیدهای رمزنگاری را بهگونهای تولید کرد که هرگونه شنود، بهصورت ذاتی قابل تشخیص باشد. در کنار آن، ایده «رایانش کوانتومی توزیعشده» مطرح است؛ یعنی اتصال چند پردازنده یا حافظه کوانتومی برای ساخت یک توان محاسباتی بزرگتر در سطح شبکه. حوزه دیگری هم که توجه زیادی گرفته، «سنجش و زمانسنجی شبکهای» است؛ جایی که همبستگیهای کوانتومی میتواند دقت هماهنگسازی و اندازهگیری را در برخی سناریوها ارتقا دهد.
سازوکار کلی؛ چرا فاصله مشکلساز میشود؟
در بسیاری از طرحها، فوتونها حامل اطلاعات کوانتومی هستند و از مسیر فیبر نوری یا ارتباطات فضای آزاد عبور میکنند. اما حالتهای کوانتومی بسیار شکنندهاند و با افت توان، نویز و تلفات مسیر بهسرعت تخریب میشوند؛ به همین دلیل گسترش ارتباط کوانتومی به فواصل طولانی، برخلاف شبکههای کلاسیک، با محدودیتهای جدی فیزیکی روبهرو است.
تکرارکننده کوانتومی؛ قطعه حیاتی برای مسیرهای طولانی
راهکار اصلی برای عبور از محدودیت فاصله، مفهوم «تکرارکننده کوانتومی» است. این معماری با استفاده از تکنیکهایی مثل «تعویض درهمتنیدگی» تلاش میکند درهمتنیدگی را مرحلهبهمرحله بین بخشهای کوتاهتر مسیر بسازد و سپس آن را به یک پیوند بلندتر تبدیل کند. در این مدل، «حافظههای کوانتومی» نقش کلیدی دارند تا بتوان درهمتنیدگی تولیدشده را تا زمان آماده شدن لینکهای مجاور ذخیره کرد و نرخ موفقیت شبکه را بالا برد.
بلوکهای سازنده اینترنت کوانتومی
برای تبدیل ایده به زیرساخت واقعی، مجموعهای از فناوریها باید کنار هم کار کنند: گرههای شبکه کوانتومی (سامانههای فیزیکیای که نقش کیوبیتهای ماده را بازی میکنند)، رابطهای نوری برای اتصال این گرهها به فوتونها، تکرارکنندهها و حافظههای کوانتومی، و در نهایت لایههای کنترلی و نرمافزاری که زمانبندی، مسیریابی و برنامهپذیری عملیات کوانتومی را در مقیاس شبکه مدیریت میکنند. در برخی معماریها نیز تبدیلگرهای میان فرکانسهای مایکروویو و نور (برای سازگار کردن برخی پلتفرمها با فیبر نوری) بهعنوان یک گلوگاه جدی مطرح میشود.
وضعیت امروز؛ پیشرفت واقعی در کنار فاصله تا رؤیای نهایی
در سالهای اخیر، شبکههای آزمایشی در مقیاس شهری و منطقهای بهصورت جدی شکل گرفتهاند و نشان دادهاند اتصال چند گره و ایجاد پیوندهای درهمتنیدگی در زیرساختهای واقعی امکانپذیر است. در مسیر کاربردیتر، شبکههای توزیع کلید کوانتومی (QKD) نیز توسعه یافتهاند و در برخی کشورها به شکل گستردهتری پیادهسازی شدهاند؛ هرچند بسیاری از این پیادهسازیها هنوز به مدلهای «اعتماد به گرههای میانی» متکیاند و با تعریف کامل اینترنت کوانتومی مبتنی بر درهمتنیدگیِ چند-پرشی فاصله دارند. همزمان، ارتباطات کوانتومی ماهوارهای نیز بهعنوان مسیر مکمل برای پوشش جهانی، جایگاه مهمی در نقشه راه این حوزه پیدا کرده است.
موانع اصلی؛ چرا «اینترنت شدن» زمان میبرد؟
مهمترین مانع، تلفات فوتونها در فیبر و کاهش شدید نرخ موفقیت در فواصل طولانی است؛ مسئلهای که بدون تکرارکنندهها عملاً مقیاسپذیری را متوقف میکند. از طرف دیگر، حافظههای کوانتومی باید هم پایدار و طولعمر بالا باشند، هم کارایی مناسب داشته باشند، و هم با طول موجهای مخابراتی و زمانبندی شبکه سازگار شوند؛ ترکیبی که دستیابی به آن هنوز چالشبرانگیز است. علاوه بر سختافزار، استانداردسازی و سازگاری میان پروتکلها و پلتفرمهای مختلف نیز شرط لازم برای شکلگیری یک اکوسیستم واقعی و «اینترنتمانند» محسوب میشود.
چشمانداز زمانی؛ انتظار واقعبینانه از آینده
مسیر نزدیکمدت، توسعه شبکههای شهری و آزمایشهای چندگرهی است و در کنار آن، گسترش کاربردهای عملی مثل QKD ادامه خواهد داشت. در میانمدت، شبکههای چند-پرشی مبتنی بر تکرارکنندهها بهتدریج از مرحله آزمایشگاهی به سمت نمونههای مهندسیشده حرکت میکنند. برای اینترنت کوانتومی در مقیاس گسترده، نگاه غالب در صنعت و پژوهش این است که دستاوردهای تعیینکننده بهاحتمال زیاد به دهه ۲۰۳۰ گره خوردهاند؛ دورهای که برخی بازیگران بزرگ نیز آن را هدفگذاری کردهاند.
برای دنبال کردن آخرین اخبار اینترنت را از وبسایت ما بخوانید:
نظرات
هیچ نظری ثبت نشده است