🟠راه‌اندازی نخستین پردازنده کوانتومی فوتونیکی برنامه‌پذیر در فضا

🔹 پژوهشگران دانشگاه وین به رهبری فیلیپ والتر، برای نخستین بار موفق شدند یک #پردازنده_فوتونیکی_کوانتومی برنامه‌پذیر را در مدار زمین به کار بگیرند و در آن تولید، کنترل و آشکارسازی نور غیرکلاسیکی و تداخل کوانتومی دو فوتون را نشان دهند. این آزمایش گامی فراتر از آزمایش‌های قبلی ارتباطات کوانتومی فضایی است؛ زیرا این بار فوتون‌ها نه صرفاً برای انتقال اطلاعات، بلکه به‌عنوان یک منبع محاسباتی کوانتومی مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

🔸 این سامانه در ۲۳ ژوئن ۲۰۲۵ با مأموریت Transporter-14 شرکت SpaceX به فضا پرتاب شد و روی سکوی ماهواره‌ای ION شرکت D-Orbit در مدار خورشیدآهنگ با ارتفاع حدود ۵۱۰ کیلومتر قرار گرفت. پردازنده تنها حدود ۱۵×۱۵×۴۵ سانتی‌متر حجم، ۹٫۸ کیلوگرم جرم و به‌طور متوسط ۱۰ وات مصرف توان دارد؛ مشخصاتی که برای تجهیزات محاسباتی فضایی اهمیت زیادی دارند.

🔹 قلب این دستگاه یک مدار مجتمع فوتونیکی با ۶ مُد و ۱۵ تداخل‌سنج ماخ–زندر است. یک منبع نوری، جفت‌فوتون‌هایی با طول موج ۸۱۰ نانومتری تولید می‌کند و مدار فوتونیکی می‌تواند تبدیل‌های مختلف را روی آن‌ها برنامه‌ریزی و اجرا کند. پژوهشگران طی هشت ماه نخست چندین عملیات مختلف را روی پردازنده اجرا کردند و نشان دادند که مدار حتی پس از پرتاب و قرارگرفتن طولانی‌مدت در محیط فضا همچنان قابل برنامه‌ریزی است.

❗️مهم‌ترین نتیجه آزمایش، مشاهده «تداخل Hong–Ou–Mandel» میان دو فوتون در مدار بود؛ اثری که یکی از نشانه‌های مشخص رفتار کوانتومی فوتون‌های غیرقابل‌تمایز و از اجزای بنیادی بسیاری از روش‌های رایانش کوانتومی فوتونیکی است. مقدار visibility اندازه‌گیری‌شده حدود ۰٫۹۱ بود. پژوهشگران همچنین برای تبدیل‌های برنامه‌ریزی‌شده میانگین fidelity حدود ۰٫۸۹ را گزارش کردند (که با حذف دو موردی که دارای مشکل کالیبراسیون داشتند به حدود ۰٫۹۵ می‌رسید).

🔸 هدف نهایی پروژه این است که داده دوربین‌ها و حسگرهای ماهواره مستقیماً وارد پردازنده فوتونیکی شوند تا بخشی از طبقه‌بندی یا فشرده‌سازی داده‌ها در خود ماهواره انجام شود و تنها خروجی موردنیاز به زمین ارسال شود. این موضوع می‌تواند در آینده فشار ناشی از محدودیت پهنای‌باند ارتباط ماهواره با زمین را کاهش دهد.

🔹 این آزمایش دشواری واقعی اجرای سخت‌افزار کوانتومی در #فضا را هم نشان داد. از شش آشکارساز تک‌فوتونی دستگاه، تنها سه مورد پس از پرتاب قابل استفاده باقی ماندند و با گذشت زمان نیز تابش فضایی باعث افزایش شمارش‌های تاریک (Dark Count) آشکارسازها شد. نور خورشید نیز نویز زیادی ایجاد می‌کرد؛ به همین دلیل بخش مهم اندازه‌گیری‌ها در حدود ۳۰ دقیقه از هر چرخش ۹۲ دقیقه‌ای که ماهواره در سایه زمین قرار داشت انجام شد.

🔸 این نتیجه را بنابراین نباید با یک «رایانه کوانتومی کامل در فضا» در معنای رایج سیستم‌های چندکیوبیتی مقیاس‌پذیر اشتباه گرفت؛ بلکه این اثبات یک امکان مهم است که نشان می‌دهد عناصر اصلی پردازش کوانتومی فوتونیکی می‌توانند پس از پرتاب و در شرایط واقعی مدار زمین کار کنند. قدم بعدی، اتصال مستقیم حسگرهای تصویربرداری ماهواره به این پردازنده و اجرای وظایف واقعی پردازش داده و یادگیری ماشین کوانتومی در مدار خواهد بود.

📎لینک خبر
‼️پیش‌چاپ مقاله

🔸🔸🔸🔸🔸🔸
🔗 Website
🔗 Telegram
🔗 LinkedIn

#اخبار #رایانش_کوانتومی #فوتونیک_کوانتومی #فضا #پردازنده_کوانتومی #دانشگاه_وین