مکانیک کوانتومی آنقدر عجیب است که حتی آلبرت اینشتین، نابغه بزرگ تاریخ، برخی از جنبههای آن را با تردید مینگریست. او از عبارت «کنش شبحوار در فاصله» برای توصیف درهمتنیدگی کوانتومی استفاده میکرد؛ پدیدهای که در آن ذرات به شکلی پیوند میخورند که فیزیک کلاسیک نمیتواند آن را توضیح دهد برای آن وجود ندارد.
از دیدگاه فیزیک کلاسیک، این پدیده به معنای ارتباطی آنی و فراتر از سرعت نور است. تصور کنید اگر ما دو سکه درهمتنیده کوانتومی را پرتاب میکردیم، بلافاصله پس از مشاهده نتیجه یکی، وضعیت دیگری را حتی اگر در فاصله بسیار دوری از هم باشند، درک خواهیم کرد. این همگامسازی اسرارآمیز، ستون فقرات محاسبات کوانتومی آینده را تشکیل میدهد.
اکنون فیزیکدانان در موسسه علم و فناوری اتریش (ISTA) و دانشگاه فنی مونیخ آلمان، با موفقیت یک نظریه درهمتنیدگی ۲۰ ساله را به صورت تجربی تایید کردهاند. این دستاورد، الگویی برای مقیاسپذیری رایانههای کوانتومی ارائه میدهد. در رایانههای معمولی، اطلاعات توسط بیتها یا همان صفر و یکها پردازش میشوند، اما در دنیای کوانتوم، کیوبیتها میتوانند همزمان در چندین حالت قرار بگیرند.
روشهای سنتی برای ایجاد این درهمتنیدگی معمولاً شامل دو روش هستند که هر کدام با چالشهای فنی روبرو است. اما در تحقیق جدید، محققان از یک «حمام کوانتومی» متشکل از ذرات نور برای درهمتنیدن کیوبیتها استفاده کردند. این روش که در آن از ریزموجهای کمانرژی استفاده میشود، راهی خودکار برای همگامسازی کیوبیتها فراهم میکند که دیگر مانند روشهای پیشین نوسان ندارد.
آلخاندرو آندرس-خوانس، پژوهشگر ارشد این مطالعه، توضیح میدهد که هدف آنها غلبه بر شکاف میان تئوری و کاربرد عملی بوده است. او میافزاید که این رویکرد به دلیل پایداری بالا، نیازی به کنترل فعال یا اندازهگیریهای مداوم ندارد. نکته مهم این است که این روش میتواند در فواصل دلخواه نیز به کار گرفته شود.
این فناوری همچنین میتواند به پایداری کیوبیتهایی کمک کند که در سطوح انرژی متفاوت کار میکنند. یوهانس فینک، از دیگر نویسندگان این مقاله، میگوید که این روش باعث میشود حالت درهمتنیده حتی فراتر از طول عمر عادی کیوبیتها حفظ شود. این موضوع به معنای در دسترس بودن همیشگی این منابع برای پردازشهای کوانتومی است.
## آینده محاسبات کوانتومی اگرچه این روش هنوز در مراحل اولیه است و محققان روشن میکند که فعلاً حدود ۱۰ درصد از کارایی حمام کوانتومی محقق شده، اما این یک چارچوب مقیاسپذیر است. این پیشرفت میتواند در آینده به حل مسائل پیچیدهای مانند فروشنده دورهگرد یا پیشرفتهای دارویی کمک شایانی کند.
نتایج این پژوهش که در نشریه فیزیکال ریویو ایکس منتشر شده، راه را برای شبکههای کوانتومی گستردهتر هموار میکند. محققان در این مطالعه اشاره دادند که چگونه میتوان با پالسهای بسیار کوتاه، وضعیت کیوبیتها را با دقت بررسی کرد. همچنین آندرس-خوانس خاطرنشان میکند که این روش میتواند به پایداری بیشتر در برابر پدیده «واهمدوسی» منجر شود.
