Gerdab.IR | گرداب

به گزارش گرداب، دانشمندان دانشگاه هریوت وات راهی برای برنامه‌ریزی مدار‌های نوری کشف کرده‌اند که می‌تواند دستیابی به فناوری‌هایی مانند شبکه‌های ارتباطی غیرقابل هک و رایانه‌های کوانتومی را تسریع کند.

پروفسور مهول مالک (Mehul Malik)، فیزیکدان تجربی و استاد فیزیک در دانشکده مهندسی و علوم فیزیکی دانشگاه هریوت وات، و تیمش این تحقیق را با استفاده از فیبر‌های نوری تجاری در دسترس مثل آن‌هایی که در شبکه‌های ارتباطی نوری امروزی استفاده می‌شود، انجام دادند.

در نتیجه این تحقیق، با مهار رفتار پراکندگی طبیعی نور در داخل فیبر نوری، آن‌ها دریافتند که می‌توانند مدار‌های نوری را در داخل فیبر با روش‌های بسیار دقیق برنامه‌ریزی کنند.

روشی جایگزین برای مهندسی مدار‌های نوری

مالک در این رابطه چنین توضیح داد: «نور می‌تواند اطلاعات زیادی را حمل کند، و مدار‌های نوری که به جای برق با نور کار می‌کنند، به عنوان جهش بزرگ بعدی در فناوری محاسبات در نظر گرفته می‌شوند. اما همانطور که مدار‌های نوری بزرگتر و پیچیده‌تر می‌شوند، کنترل و ساخت آن‌ها سخت‌تر می‌شود».

وی در ادامه گفت: «تحقیقات ما به یک روش جایگزین - و همه کاره‌تر - برای مهندسی مدار‌های نوری، با استفاده از فرآیندی که به طور طبیعی در طبیعت رخ می‌دهد، رسیده است. هنگامی که نور وارد فیبر نوری می‌شود، به روش‌های پیچیده‌ای پراکنده و ترکیب می‌شود. با یادگیری این فرآیند پیچیده و شکل دادن دقیق به نوری که وارد فیبر نوری می‌شود، راهی برای مهندسی دقیق نور در هنگام این اختلال پیدا کرده‌ایم».

موارد استفاده بالقوه در شبکه‌های ارتباطات نوری

این تیم معتقد است که مدار‌های نوری برای توسعه فناوری‌های کوانتومی آینده، مانند رایانه‌های کوانتومی قدرتمند با قدرت پردازش بسیار زیاد و شبکه‌های ارتباطی کوانتومی که قابل هک نیستند، حیاتی هستند.

مالک در ادامه گفت مه: «برای مثال، جایی که مدار‌های نوری استفاده می‌شوند، در انتهای شبکه‌های ارتباطی کوانتومی است و از این طریق می‌توان (میزان) اطلاعات (مبادله شده) را پس از طی مسافت‌های طولانی اندازه گیری کرد. آن‌ها همچنین بخش کلیدی یک کامپیوتر کوانتومی هستند، جایی که برای انجام محاسبات پیچیده از ذرات نور استفاده می‌شود».

انتظار می‌رود چنین رایانه‌های کوانتومی، کاربرد‌هایی مانند توسعه دارو، پیش‌بینی آب و هوا و اکتشاف فضا را ارتقا دهند.

یادگیری ماشینی یا همان هوش مصنوعی حوزه دیگری است که در آن می‌توان از مدار‌های نوری برای پردازش حجم وسیعی از داده‌ها به سرعت استفاده کرد.

دکتر مالک می‌گوید: «ما می‌توانیم اطلاعات زیادی را روی یک ذره نور رمزگذاری کنیم و اگر بتوانیم همه ویژگی‌های آن ذره نور را به طور همزمان در نظر بگیریم، (این اتفاق) قدرت پردازش زیادی برای ما به وجود می‌آورد».

مدار‌های نوری قابل برنامه‌ریزی برای رمزگذاری کوانتومی

محققان همچنین به ما نشان دادند که چگونه می‌توان از مدار‌های نوری قابل برنامه‌ریزی برای دستکاری درهم تنیدگی کوانتومی استفاده کرد، پدیده‌ای که در آن دو یا چند ذره کوانتومی - مانند فوتون‌های نور - حتی زمانی که در فواصل بسیار زیاد از هم جدا می‌شوند، به هم متصل می‌مانند.

این تحقیق توسط QuantERA، یک شبکه اروپایی متشکل از ۳۹ سازمان‌های تأمین مالی تحقیقات عمومی (RFOs) از ۳۱ کشور تأمین مالی شد. تیم تحقیقاتی، در آزمایشگاه دانشگاه هریوت وات، با دانشگاهیان مؤسساتی از جمله دانشگاه لوند در سوئد، دانشگاه ساپینزای رم در ایتالیا و دانشگاه توئنته در هلند نیز همکاری کردند.