پژوهشگران دانشگاه شیکاگو به پیشرفت بزرگی دست یافته اند که ما را یک قدم به اینترنت کوانتومی در سطح جهانی نزدیک تر می کند. آنها روشی توسعه داده اند که به طور نظری حداکثر فاصله اتصال کامپیوترهای کوانتومی به یکدیگر را از چند کیلومتر به 2 هزار کیلومتر افزایش می دهد.

پیش ازاین، اتصال کامپیوترهای کوانتومی از طریق کابل فیبر نوری به دلیل ناپایداری حالت های کوانتومی، به چند کیلومتر محدود بود. برای مثال، اتصال یک کامپیوتر کوانتومی در محوطه دانشگاه شیکاگو به برجی در مرکز شهر شیکاگو (فاصله ای کوتاه) غیرممکن بود. اما با رویکرد جدید محققان، همان کامپیوتر اکنون می تواند به دستگاهی در خارج از شهری در یوتا متصل شود.

براساس گزارش Phys، این پیشرفت به لطف افزایش چشمگیر زمان همدوسی کوانتومی به دست آمده است. اتصال کامپیوترهای کوانتومی برای ایجاد شبکه های پرسرعت، نیازمند درهم تنیدگی اتم ها از طریق کابل فیبر نوری است. همدوسی کوانتومی به مدت زمانی گفته می شود که این اتم های درهم تنیده می توانند حالت کوانتومی شکننده خود را حفظ کنند. هرچه این زمان طولانی تر باشد، کامپیوترها می توانند در فاصله دورتری به یکدیگر متصل شوند.

محققان دانشگاه شیکاگو موفق شدند زمان همدوسی اتم های اربیوم را از 0.1 میلی ثانیه به بیش از 10 میلی ثانیه افزایش دهند. این تغییر بهبودی 200 برابری را نشان می دهد. آنها در یک نمونه حتی به زمان 24 میلی ثانیه دست یافتند که به طور نظری امکان اتصال در فاصله خیره کننده 4 هزار کیلومتر را فراهم می کند؛ فاصله ای معادل شیکاگو تا کلمبیا.

نکته جالب توجه این تحقیق، استفاده از مواد جدید یا متفاوت نبود، بلکه روشی بود که بتوان همان مواد را به شیوه ای کاملاً متفاوت ساخت. محققان کریستال های لازم برای ایجاد درهم تنیدگی کوانتومی را به جای روش سنتی Czochralski با تکنیکی موسوم به برآرایی پرتو-مولکولی (MBE) ساختند.

محققان روش سنتی را به دیگ ذوب تشبیه می کنند: شما نسبت مناسبی از مواد را داخل دیگ می ریزید، همه چیز را در دمای بالای 2 هزار درجه سانتی گراد ذوب می کنید و سپس به آرامی آن را سرد می کنید تا کریستال شکل بگیرد. سپس این کریستال باید مانند مجسمه تراشیده شود. این فرایند ناخالصی هایی ایجاد می کند که همدوسی را از بین می برند.

درمقابل روش جدید بیشتر شبیه چاپ سه بعدی است. به جای ذوب کردن، دستگاه لایه های نازکی از مواد را اسپری می کند و کریستال مورد نیاز را دقیقاً به شکل نهایی اتم به اتم می سازد. محققان می گویند: ما از هیچ شروع می کنیم و دستگاه را اتم به اتم مونتاژ می کنیم. کیفیت یا خلوص این ماده به قدری بالاست که خواص همدوسی کوانتومی این اتم ها فوق العاده می شود. اگرچه این روش یک تکنیک شناخته شده است، اما هرگز برای ساخت این نوع موادِ خاکی کمیاب استفاده نشده بود.

یافته های این پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.