اولین کامپیوتر کوانتومی در فضا با موفقیت فعال شد
دانشمندان برای نخستین‌بار عملکرد یک پردازنده کوانتومی فوتونیک برنامه‌پذیر را در مدار پایینی زمین نشان دادند. این سامانه روی یک ماهواره فعالیت کرد و توانست پدیده تداخل کوانتومی دو فوتون را در شرایط واقعی فضا ثبت کند. این دستاورد می‌تواند مسیر پردازش داده‌های ماهواره‌ای در خود فضا را هموار کند.
آزمایش کامپیوتر کوانتومی در مدار زمین
گروهی بین‌المللی از پژوهشگران به سرپرستی فیلیپ والتر از دانشگاه وین، یک پردازنده کوانتومی فوتونیک را در مدار زمین آزمایش کردند. پژوهشگران نتایج این پروژه را در سپتامبر ۲۰۲۶ منتشر کردند.
این سامانه روی یک ماهواره کوچک در مدار پایینی زمین قرار دارد. محققان در این آزمایش، دو فوتون را در یک مدار مجتمع شش‌حالته پردازش کردند.
آن‌ها همچنین تنظیمات مختلفی را روی پردازنده اعمال کردند. در ادامه، تیم تحقیقاتی توانست تداخل کوانتومی دو فوتون را مشاهده کند. این پدیده یکی از نشانه‌های مهم عملکرد سامانه‌های محاسبات کوانتومی فوتونیک به شمار می‌رود.
پردازنده کوانتومی چگونه به فضا رسید؟
این سامانه در ۲۳ ژوئن ۲۰۲۵ با موشک فالکون ۹ به فضا پرتاب شد. پردازنده در مدار پایینی زمین و در ارتفاع حدود ۵۱۰ کیلومتری فعالیت می‌کند.
طراحی تجهیزات کوانتومی برای استفاده در فضا کار ساده‌ای نیست. تغییرات شدید دما، تابش‌های فضایی و لرزش‌های هنگام پرتاب می‌توانند عملکرد تجهیزات حساس را مختل کنند.
با این حال، پردازنده فوتونیک توانست عملیات اصلی خود را در مدار انجام دهد. پژوهشگران طی چند ماه عملکرد سامانه را بررسی کردند و داده‌های مربوط به آزمایش‌های کوانتومی را به دست آوردند.
پردازش اطلاعات با استفاده از فوتون‌ها
این کامپیوتر کوانتومی برای انجام عملیات خود از فوتون‌ها، یعنی ذرات نور، استفاده می‌کند. سامانه ابتدا جفت فوتون‌ها را تولید می‌کند. سپس یک تراشه فوتونیک مسیر حرکت و برهم‌کنش آن‌ها را کنترل می‌کند.
پردازنده این فوتون‌ها را در یک مدار مجتمع شش‌حالته هدایت می‌کند. پژوهشگران نیز با تغییر تنظیمات مدار توانستند عملیات مختلف را برنامه‌ریزی کنند.
آزمایش در نهایت تداخل دو فوتونی را در محیط فضایی نشان داد. به گفته پژوهشگران، این نتیجه تولید، کنترل و آشکارسازی نور غیرکلاسیک در داخل ماهواره را تأیید می‌کند.
چرا کامپیوتر کوانتومی در فضا اهمیت دارد؟
ماهواره‌های سنجش از دور روزانه حجم زیادی از اطلاعات تولید می‌کنند. با این حال، پهنای باند ارتباطی میان ماهواره و ایستگاه‌های زمینی محدود است.
در نتیجه، ارسال تمام داده‌های خام به زمین می‌تواند زمان و منابع ارتباطی زیادی مصرف کند. یکی از راهکارها، پردازش بخشی از اطلاعات در خود ماهواره است.
پردازنده‌های کوانتومی فوتونیک در آینده می‌توانند در چنین فرایندی نقش داشته باشند. برای نمونه، ماهواره می‌تواند داده‌های تصویری را پیش از ارسال به زمین دسته‌بندی یا پردازش کند. پروژه دانشگاه وین نیز از ابتدا با هدف بررسی ظرفیت محاسبات کوانتومی فوتونیک برای مأموریت‌های فضایی و رصد زمین شکل گرفت.
هنوز تا پردازش کوانتومی داده‌های ماهواره‌ای فاصله داریم
این آزمایش به معنی آغاز استفاده عملی و گسترده از کامپیوترهای کوانتومی در ماهواره‌ها نیست. پژوهشگران هنوز داده‌های واقعی حسگرهای رصد زمین را مستقیماً با این پردازنده تحلیل نکرده‌اند.
گام بعدی، ایجاد ارتباط مستقیم میان حسگر ماهواره و پردازنده کوانتومی است. در این حالت، سامانه می‌تواند داده‌های رصد زمین را مستقیماً وارد مدار فوتونیک کند.
پایداری طولانی‌مدت تجهیزات نیز یکی از چالش‌های اصلی است. سامانه‌های آینده باید در برابر تغییرات دما، تابش و فرسودگی قطعات مقاومت بیشتری داشته باشند.
با وجود این محدودیت‌ها، آزمایش جدید یک مرحله مهم برای فناوری کوانتومی فضایی محسوب می‌شود. نتایج نشان می‌دهد یک پردازنده فوتونیک برنامه‌پذیر می‌تواند خارج از محیط کنترل‌شده آزمایشگاه نیز پدیده‌های کوانتومی لازم برای پردازش را ایجاد و کنترل کند.
