کامپیوتر کوانتومی جسورانه به جایی می رود که هیچ کامپیوتر کوانتومی قبلا نرفته است: فضا

ویرایش شده توسط لیزا لاک، بررسی توسط رابرت ایگان

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

خبرهای مهمی از دنیای کوانتومی وجود دارد. یک کامپیوتر کوانتومی برای اولین بار در فضا استفاده شد. این دستگاه بر روی یک فضاپیما در مدار پایین زمین قرار داشت و فناوری را نشان داد که در نهایت می تواند به حل مشکلی که سال هاست ماهواره ها را با مشکل مواجه می کند، کمک کند.

مسئله این است که وقتی ماهواره‌های در حال گردش، داده‌های خام خود را به زمین ارسال می‌کنند، تنگناها و محدودیت‌های پهنای باند همه چیز را کند می‌کنند. یکی از راه‌های غلبه بر این مشکل، پردازش داده‌های خام قبل از ارسال در محل است.

بنابراین تیمی از فیزیکدانان به رهبری فیلیپ والتر در دانشگاه وین راهی را ارائه کردند که در نهایت می‌توانست این کار را انجام دهد. راه حل آنها ساخت یک پردازنده فوتونیک کوانتومی بود که از ذرات نور یا فوتون‌ها برای انجام عملیات پیچیده با استفاده از سخت‌افزار نوری فشرده استفاده می‌کرد.

اما انتقال این ایده از تخته طراحی به مدار خالی از چالش نبود. سیستم‌های فوتونیک کوانتومی ظریف هستند و تشعشعات، تغییرات دمای زیاد و خلاء فضا می‌تواند به اجزای آنها آسیب برساند یا عملکرد آنها را مختل کند.

پردازنده فوتونیک کوانتومی که از یک منبع جفت فوتون، یک تراشه مدار مجتمع شیشه ای شش حالته، آشکارسازهای تک فوتونی و الکترونیک کنترل تشکیل شده بود، روی موشک فالکون 9 اسپیس ایکس بارگیری شد. در 23 ژوئن 2025 به مدار پایین زمین پرتاب شد.

هنگامی که به مدار رسید، کار واقعی آغاز شد.

برای پردازش اطلاعات، سیستم یک لیزر را از طریق یک کریستال می تاباند تا جفت فوتون ایجاد کند. سپس آن ذرات نور را از طریق یک مدار شیشه ای کوچک می فرستد و نحوه حرکت و تداخل آنها را با استفاده از بخاری های میکروسکوپی کنترل می کند. در نهایت، آشکارسازهای حساس نور را در انتهای دیگر می گیرند تا محل ظهور فوتون ها را اندازه گیری کنند.

مشکلی وجود داشت: نیمی از آشکارسازهای فوتون پس از پرتاب دیگر کار نمی‌کردند و تیم تنها سه مورد از شش دستگاه اصلی را در اختیار داشت.

با وجود این شکست، ماموریت به اهداف اصلی خود دست یافت. در طول هشت ماه اول در مدار، این سیستم با موفقیت جفت فوتون را تولید، دستکاری و شناسایی کرد و چندین عملیات برنامه ریزی شده مختلف را انجام داد.

این تیم همچنین تنظیمات تراشه را تغییر داد و فوتون ها را به دقت تنظیم کرد تا به دنبال پدیده ای به نام تداخل دو فوتونی باشد. آنها با موفقیت تداخل کوانتومی بین ذرات نور را حتی در شرایط سخت فضا مشاهده کردند.

اما نتایج فقط اولین قدم است. هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد تا ماهواره ها بتوانند وظایف پردازش داده با کمک کوانتومی را مستقیما در مدار انجام دهند. همانطور که نویسندگان مطالعه در مقاله خود، که در سرور preprint arXiv ارسال شده است، توضیح می دهند، "گام بعدی بستن حلقه بین حسگر و پردازنده است، و داده های رصد زمین را مستقیما در واحد برنامه ریزی شده در مدار رمزگذاری می کند."

دستیابی به این هدف همچنین مستلزم اطمینان از اینکه ابزارها می توانند استرس های شدیدی را که با آن مواجه خواهند شد، تحمل کنند. "آنچه باقی می ماند این است که آن را در طول زمان های طولانی اکتساب که یک کار استنتاج ایجاب می کند، ثابت نگه داریم، زیرا تخریب تدریجی اجزا باعث کاهش نرخ تصادف می شود."

توسط نویسنده ما پل آرنولد برای شما نوشته شده است، توسط لیزا لاک ویرایش شده و توسط رابرت ایگان بررسی و بررسی شده است — این مقاله نتیجه کار دقیق انسانی است. ما برای زنده نگه داشتن روزنامه نگاری علمی مستقل به خوانندگانی مانند شما متکی هستیم. اگر این گزارش برای شما مهم است، لطفا یک کمک مالی (به ویژه ماهانه) در نظر بگیرید. به عنوان تشکر، یک حساب کاربری بدون آگهی دریافت خواهید کرد.

Simon Steiner و همکاران، عملیات درون مداری یک پردازنده فوتونیک کوانتومی قابل برنامه ریزی، arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2609.25248

کارشناسی زیست شناسی از دانشگاه لندن. تهیه کننده مستند بی بی سی با تجربه سفر در جهان. مشاغل آزاد از جنوب اسپانیا. نمایه کامل →

لیسانس تاریخ هنر، کارشناسی ارشد فرهنگ مادی. سردبیر سابق موزه، پیراپزشک و هماهنگ کننده پیوند. ویرایش برای Science X از سال 2021. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →