ข้อมูล

พลังของอินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคตขึ้นอยู่กับความสามารถในการส่งข้อมูลควอนตัม (บิตควอนตัม) ระหว่างโหนดของเครือข่าย สิ่งนี้จะช่วยให้เกิดแอปพลิเคชันทุกประเภท เช่น การแบ่งปันข้อมูลที่เป็นความลับอย่างปลอดภัย การเชื่อมโยงคอมพิวเตอร์ควอนตัมหลายเครื่องเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มความสามารถในการคำนวณ และการใช้เซ็นเซอร์ควอนตัมที่เชื่อมโยงที่มีความแม่นยำสูง การส่งข้อมูลควอนตัม โหนดของเครือข่ายควอนตัมดังกล่าวประกอบด้วยตัวประมวลผลควอนตัมขนาดเล็ก การส่งข้อมูลควอนตัมระหว่างโปรเซสเซอร์เหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการส่งควอนตัมบิตโดยใช้อนุภาคแสง แต่เนื่องจากการสูญเสียที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในสายเคเบิลใยแก้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะทางไกล อนุภาคแสงจึงมีแนวโน้มที่จะไปไม่ถึงปลายทาง เนื่องจากโดยพื้นฐานแล้วเป็นไปไม่ได้เลยที่จะคัดลอกควอนตัมบิต การสูญเสียอนุภาคแสงหมายความว่าข้อมูลควอนตัมจะสูญหายไปอย่างไม่สามารถกู้คืนได้ การเคลื่อนย้ายทางไกลเป็นวิธีที่ดีกว่าในการส่ง ข้อมูล ควอนตัม โปรโตคอลสำหรับควอนตัมเทเลพอร์ตมีชื่อคล้ายคลึงกับเทเลพอร์ตในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์: ควอนตัมบิตจะหายไปที่ด้านข้างของผู้ส่งและปรากฏที่ด้านข้างของผู้รับ เนื่องจากควอนตัมบิตไม่จำเป็นต้องเดินทางข้ามพื้นที่แทรกแซง จึงไม่มีโอกาสที่จะสูญหาย สิ่งนี้ทำให้การเคลื่อนย้ายด้วยควอนตัมเป็นเทคนิคสำคัญสำหรับอินเทอร์เน็ตควอนตัมในอนาคต ควบคุมระบบได้ดี เพื่อให้สามารถเทเลพอร์ตควอนตัมบิตได้ จำเป็นต้องมีส่วนประกอบหลายอย่าง: ลิงก์ควอนตัมพัวพันระหว่างผู้ส่งและผู้รับ วิธีการที่เชื่อถือได้สำหรับการอ่านค่าโปรเซสเซอร์ควอนตัม และความสามารถในการจัดเก็บควอนตัมบิตชั่วคราว การวิจัยก่อนหน้านี้ที่ QuTech แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะเทเลพอร์ตควอนตัมบิตระหว่างสองโหนดที่อยู่ติดกัน นักวิจัยที่ QuTech ได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าพวกเขาสามารถปฏิบัติตามข้อกำหนดและได้แสดงให้เห็นถึงการเคลื่อนย้ายระหว่าง โหนด ที่ไม่ได้อยู่ติดกันหรืออีกนัยหนึ่งผ่านเครือข่าย พวกเขาเคลื่อนย้ายบิตควอนตัมจากโหนด "ชาร์ลี" ไปยังโหนด "อลิซ" ด้วยความช่วยเหลือของโหนดกลาง "บ็อบ" เทเลพอร์ตในสามขั้นตอน การเคลื่อนย้ายทางไกลประกอบด้วยสามขั้นตอน ขั้นแรก ต้องเตรียม "เครื่องเคลื่อนย้ายมวลสาร" ซึ่งหมายความว่าจะต้องสร้างสถานะพัวพันระหว่างอลิซและชาร์ลี อลิซและชาร์ลีไม่มีความสัมพันธ์ทางกายโดยตรง แต่ทั้งคู่เชื่อมโยงโดยตรงกับบ็อบ สำหรับสิ่งนี้ อลิซและบ็อบสร้างสถานะที่ยุ่งเหยิงระหว่างโปรเซสเซอร์ของพวกเขา จากนั้นบ๊อบก็เก็บส่วนหนึ่งของสถานะที่ยุ่งเหยิง ต่อไป บ็อบสร้างสถานะพัวพันกับชาร์ลี จากนั้นจึงดำเนินการ "ความว่องไวของมือ" เชิงกลควอนตัม: โดยการวัดพิเศษในโปรเซสเซอร์ของเขา Bob จะส่งสิ่งกีดขวางต่อไปเหมือนเดิม ผลลัพธ์: ตอนนี้อลิซและชาร์ลีพัวพันกัน และเครื่องเคลื่อนย้ายมวลสารก็พร้อมใช้งานแล้ว! ขั้นตอนที่สองคือการสร้าง "ข้อความ" ซึ่งเป็นควอนตัมบิตที่จะถูกส่งผ่านทางไกล ตัวอย่างเช่น ค่านี้อาจเป็น '1' หรือ '0' หรือค่าควอนตัมระดับกลางอื่นๆ ชาร์ลีเตรียมข้อมูลควอนตัมนี้ เพื่อแสดงให้เห็นว่าเทเลพอร์ตทำงานโดยทั่วไป นักวิจัยได้ทำการทดลองซ้ำอีกครั้งสำหรับค่าควอนตัมบิตต่างๆ ขั้นตอนที่สามคือการเทเลพอร์ตจริงจากชาร์ลีไปยังอลิซ เพื่อจุดประสงค์นั้น Charlie ได้ทำการวัดร่วมกับข้อความบนตัวประมวลผลควอนตัมของเขาและครึ่งหนึ่งของสถานะยุ่งเหยิง (Alice มีอีกครึ่งหนึ่ง) สิ่งที่เกิดขึ้นคือสิ่งที่เป็นไปได้ในโลกควอนตัมเท่านั้น: ผลจากการวัดนี้ ข้อมูลจะหายไปจากฝั่งของ Charlie และไปปรากฏที่ฝั่งของ Alice ทันที คุณอาจคิดว่าทุกอย่างเสร็จสิ้นแล้ว แต่ไม่มีอะไรจะเพิ่มเติมจากความจริง ในความเป็นจริง ควอนตัมบิตได้รับการเข้ารหัสเมื่อถ่ายโอน คีย์ถูกกำหนดโดยผลการวัดของชาร์ลี ชาร์ลีจึงส่งผลการวัดให้อลิซ หลังจากนั้นอลิซก็ดำเนินการควอนตัมที่เกี่ยวข้องเพื่อถอดรหัสควอนตัมบิต ตัวอย่างเช่น ผ่าน "การพลิกบิต": 0 กลายเป็น 1 และ 1 กลายเป็น 0 หลังจากที่ Alice ดำเนินการอย่างถูกต้องแล้ว ข้อมูลควอนตัมก็เหมาะสำหรับการใช้งานต่อไป การเทเลพอร์ตสำเร็จแล้ว! เทเลพอร์ตหลายครั้ง การวิจัยติดตามผลจะมุ่งเน้นไปที่การย้อนกลับขั้นตอนที่หนึ่งและสองของโปรโตคอลการส่งผ่านทางไกล นี่หมายถึงการสร้าง (หรือรับ) ควอนตัมบิตที่จะเทเลพอร์ตก่อน จากนั้นจึงเตรียมเทเลพอร์ตสำหรับดำเนินการเทเลพอร์ต การกลับคำสั่งมีความท้าทายเป็นพิเศษ เนื่องจากข้อมูลควอนตัมที่จะเทเลพอร์ตจะต้องถูกเก็บไว้ในขณะที่กำลังสร้างสิ่งกีดขวาง อย่างไรก็ตาม มันมาพร้อมกับข้อได้เปรียบที่สำคัญ เนื่องจากสามารถดำเนินการเทเลพอร์ตได้อย่างสมบูรณ์ "ตามคำขอ" สิ่งนี้มีความเกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น หากข้อมูลควอนตัมมีผลของการคำนวณที่ยาก หรือหากต้องทำการเทเลพอร์ตหลายครั้ง ในระยะยาว การเคลื่อนย้ายทางไกลประเภทนี้จะทำหน้าที่เป็นแกนหลักของอินเทอร์เน็ตควอนตัม