نخستین رایانه کوانتومی در مدار زمین قرار گرفت

به گزارش خبرگزاری آنا؛ رایانه‌های کوانتومی یکی از مهم‌ترین حوزه‌های فناوری نوظهور در دنیای امروز هستند که می‌توانند انقلابی در نحوه پردازش اطلاعات ایجاد کنند. این رایانه‌ها به جای استفاده از بیت‌های سنتی (۰ و ۱)، از کیوبیت‌ها (quantum bits) بهره می‌برند که امکان وجود همزمان در چندین حالت را دارند. این ویژگی منجر به قدرت محاسباتی بسیار بالاتر در برخی الگوریتم‌ها و کاربرد‌های خاص می‌شود که رایانه‌های کلاسیک قادر به انجام آنها نیستند.

با این حال، ساخت و نگهداری رایانه‌های کوانتومی به دلیل حساسیت بالای کیوبیت‌ها به عوامل محیطی همچون دما، نویز‌های مغناطیسی و لرزش‌ها چالشی بزرگ به شمار می‌رود. به همین دلیل این سامانه‌ها معمولاً در آزمایشگاه‌های ویژه و محیط‌های کاملاً کنترل شده نگهداری می‌شوند. انتقال این فناوری به محیط غیرقابل پیش‌بینی فضا، با محدودیت‌های زیاد از جمله پرتاب با شتاب و لرزش‌های شدید، نیازمند طراحی ویژه و نوآوری‌های مهندسی است.

رایانه کوانتومی فوتونی در فضا

تیم تحقیقاتی دانشگاه وین اتریش به سرپرستی دکتر فیلیپ والتر، با همکاری بین‌المللی، موفق به طراحی و ساخت یک رایانه کوانتومی فوتونی شده است که ابعادی کوچک و مقاوم دارد و قادر است در شرایط فضا به طور مستقل عمل کند. این رایانه به گونه‌ای طراحی شده که شبیه به یک جعبه کفش است، مصرف انرژی پایینی دارد و می‌تواند شوک‌های مکانیکی و تغییرات دمایی شدید را تحمل کند.

برای رسیدن به این هدف، علاوه بر مهندسی سخت‌افزار، نرم‌افزاری برای کنترل و مدیریت خودکار عملیات رایانه طراحی شده است تا از بروز خطا‌های احتمالی جلوگیری کند. این نرم‌افزار قادر است فرآیند‌ها را بدون نیاز به دخالت انسانی در مدار اجرا کند.

ماموریت و اهداف علمی

بر اساس گزارش‌ها، این رایانه کوانتومی ماه گذشته به همراه یک ماهواره کوچک به مدار زمین در ارتفاع تقریباً ۵۵۰ کیلومتری پرتاب شد. یکی از اهداف اصلی ماموریت، مطالعه و ارزیابی رفتار کیوبیت‌های فوتونی در شرایط محیطی فضایی است که در آن عوامل مخرب زمینی کمتر یا متفاوت هستند. در واقع، این آزمایش می‌تواند به درک بهتر محدودیت‌ها و امکانات رایانه‌های کوانتومی در فضا کمک کند.

علاوه بر این، اطلاعات به‌دست آمده از این ماموریت می‌تواند در جهت توسعه شبکه‌های ارتباطی کوانتومی فضایی و نیز بهبود سامانه‌های فضایی موجود، از جمله ارتباطات ماهواره‌ای، کاربرد داشته باشد. وب‌سایت IFLscience نوشت: پیش‌تر چند پروژه بین‌المللی به استفاده از ماهواره‌ها برای انتقال کوانتومی اطلاعات (مثلاً ارتباط میان مراکز کوانتومی در کشور‌های مختلف) پرداخته بودند، اما این اولین بار است که یک رایانه کوانتومی کامل به فضا ارسال شده است.

چالش‌های فنی

- مقاومت در برابر شرایط پرتاب: فرایند پرتاب ماهواره به مدار، با شتاب و لرزش شدید همراه است که می‌تواند تجهیزات حساس را تخریب کند. در این پروژه، رایانه کوانتومی باید بتواند این شرایط را بدون آسیب دیدن تحمل کند.
- محیط فضایی: در مدار زمین، نوسانات دما، تابش‌های کیهانی و فقدان امکان تعمیرات فنی، باعث می‌شود دستگاه‌ها باید کاملاً خودکفا و مقاوم باشند.
- کنترل خودکار: با توجه به عدم امکان دخالت مستقیم انسان در فضا، نرم‌افزار‌های کنترلی باید به گونه‌ای توسعه یافته باشند که خطا‌ها را پیش‌بینی و به صورت خودکار اصلاح کنند.

اهمیت راهبردی و آینده فناوری

استفاده از فناوری کوانتومی در فضا می‌تواند به شکل‌گیری نسل جدیدی از شبکه‌های ارتباطی امن و پرسرعت کمک کند. شبکه‌های کوانتومی فضایی می‌توانند تبادل اطلاعات را با رمزنگاری کوانتومی که امنیت آن بر پایه قوانین فیزیک کوانتومی استوار است، تضمین کنند و در برابر حملات سایبری مقاوم باشند.

علاوه بر این، داده‌های این پروژه می‌تواند به بهبود طراحی رایانه‌های کوانتومی زمینی و ماهواره‌ای کمک کند و در نهایت مسیر توسعه فناوری‌هایی را هموار کند که فراتر از محدودیت‌های سخت‌افزاری کنونی باشند.

پرتاب و راه‌اندازی نخستین رایانه کوانتومی فوتونی در مدار زمین، نشان‌دهنده پیشرفت قابل توجهی در زمینه فناوری‌های کوانتومی و فضایی است. این پروژه نه تنها به دانش علمی در حوزه کوانتوم کمک می‌کند، بلکه چشم‌اندازی جدید برای کاربرد‌های فناوری‌های کوانتومی در ارتباطات و محاسبات فضایی می‌گشاید.