دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا در ایجاد روشی جدید برای انتقال اطلاعات و ارتباطات کوانتومی با استفاده از نوعی از ذرات نور به نام کیودیت (Qudit) به پیشرفت قابل‌توجهی دست یافته‌اند. این کیودیت‌ها نسبت به کیوبیت‌ها (Qubit) مزیت‌هایی دارند و نوید اینترنت کوانتومی امن و قدرتمندی را می‌دهند.

براساس گزارش Phys و مقاله منتشرشده در eLight، این روش جدید از دو ویژگی نور (حالت فضایی و قطبش آن) برای ایجاد کیودیت‌های چهاربعدی بهره می‌برد. این کیودیت‌ها روی تراشه‌ای خاص ساخته شده‌اند که امکان مهندسی کوانتومی و انتقال داده‌های دقیق را فراهم می‌کند. این روش جدید در مقایسه با روش‌های مرسوم مزیت‌هایی دارد و باعث افزایش سرعت انتقال داده‌ها و مقاومت در برابر خطاها می‌شود.

مزیت روش جدید برای ارتباطات کوانتومی
اطلاعات کوانتومی معمولاً روی کیوبیت‌ها رمزگذاری می‌شوند که با خاصیت برهم‌نهی خود می‌توانند در حالت صفر، یک یا هر دو هم‌زمان وجود داشته باشند. این خاصیت آن‌ها را برای محاسبات پیچیده ایده‌آل می‌کند اما مقدار داده‌ای که می‌توانند در ارتباطات حمل کنند، محدود می‌شود. برعکس، کیودیت‌ها می‌توانند اطلاعات را در ابعاد بالاتر رمزگذاری کنند و در یک کنش داده‌های بیشتری انتقال دهند.

یکی از مزیت‌های کلیدی این روش توانایی کیودیت‌ها برای حفظ خواص کوانتومی خود در فواصل طولانی است. این امر باعث می‌شود آن‌ها برای کاربردهایی مانند ارتباطات کوانتومی مبتنی‌بر ماهواره که در آن داده‌ها باید مسافت‌های زیادی را بدون ازدست‌دادن یکپارچگی خود طی کنند، عالی هستند.

در روش جدید، محققان از درهم‌تنیدگی کوانتومی و دو فوتون استفاده کردند. درهم‌تنیدگی پدیده‌ای است که در آن دو ذره به هم متصل می‌شوند و بدون درنظرگرفتن فاصله فیزیکی، سرنوشت و خاصیت‌های یکسانی دارند.

در این حالت، یک فوتون به نام «فوتون سیگنال» روی تراشه مهندسی می‌شود تا با استفاده از حالت فضایی و قطبش آن یک کیودیت چهاربعدی ایجاد کند. فوتون دیگر به نام «فوتون بیکار» نیز بدون تغییر باقی می‌ماند و نقش آن در واقع کنترل از راه دور فوتون سیگنال است. اکنون با مهندسی و دستکاری فوتون بیکار دانشمندان می‌توانند وضعیت فوتون سیگنال را کنترل کرده و اطلاعات را روی آن رمزگذاری کنند.

این روش جدید پتانسیل ایجاد انقلابی در ارتباطات کوانتومی دارد و مسیر را برای ایجاد اینترنت کوانتومی پرسرعت هموار می‌کند که می‌تواند حجم عظیمی از داده را به‌طور ایمن در فواصل طولانی انتقال دهد.