نخستین رایانه کوانتومی جهان با موفقیت در فضا آزمایش شد

پژوهشگران دانشگاه وین برای نخستین بار در جهان موفق شدند یک رایانه کوانتومی را در فضا به کار اندازند و عملکرد آن را با موفقیت آزمایش کنند که گامی بلند در پردازش داده‌ها و ارتباطات فضایی محسوب می‌شود.

پژوهشگران دانشگاه وین (University of Vienna) برای نخستین بار در جهان موفق شدند یک رایانه کوانتومی را در فضا به کار اندازند و عملکرد آن را با موفقیت آزمایش کنند. این دستاورد که گامی بلند در حوزه فناوری کوانتومی و اکتشافات فضایی به شمار می‌رود، راه را برای پردازش داده‌ها در فضا و ایجاد شبکه‌های ارتباطی کوانتومی هموار می‌سازد.

این واحد کوانتومی در ژوئن ۲۰۲۵ میلادی (خرداد ۱۴۰۴ شمسی) با کمک شرکت اسپیس‌ایکس (SpaceX) به مدار زمین پرتاب شده بود. به‌کارگیری این فناوری در محیط فضایی با چالش‌های بسیاری همراه بود؛ چرا که بیت‌های کوانتومی یا «کیوبیت‌ها» به شدت نسبت به اختلالات خارجی حساس هستند و محیط فضا برخلاف آزمایشگاه‌های کوانتومی زمینی، شرایط کنترل‌شده‌ای را فراهم نمی‌کند. با این حال، محققان اتریشی موفق شدند با راهکارهای مهندسی خلاقانه، بر این موانع غلبه کنند.

یکی از چالش‌های اصلی، مقاومت دستگاه در برابر فشار مکانیکی ناشی از پرتاب موشک بود. پژوهشگران برای رفع این مشکل، قطعات رایانه را با صفحات تیتانیوم تقویت کرده و فیبرهای نوری حساس را با رزین اپوکسی محکم کردند. آزمایش‌های ارتعاش قبل از پرتاب نشان داد که از شش دیود شناسایی فوتون مبتنی بر سیلیکون (SPAD) تنها سه عدد باقی خواهند ماند. علاوه بر این، تابش شدید نور خورشید در فضا، اندازه‌گیری‌ها را دشوار می‌ساخت؛ از این رو، دانشمندان از دوره کوتاه ۳۰ دقیقه‌ای که ماهواره در سایه زمین قرار داشت، برای انجام آزمایش‌ها بهره بردند.

همچنین، مقابله با تشعشعات کمربند وان آلن (Van Allen belt) یکی دیگر از مشکلات بود. محققان برای محافظت از دستگاه، آن را با یک صفحه آلومینیومی به ضخامت یک سانتی‌متر – مشابه آنچه در هواپیماها استفاده می‌شود – پوشاندند. این محافظت، الکترون‌ها را دفع کرد، اما پروتون‌ها همچنان به آشکارسازهای فوتون آسیب رساندند. خرابی چسب نگهدارنده لیزر که به آلودگی اپتیک و کاهش قدرت لیزر از ۲۰ میلی‌وات به ۴ میلی‌وات منجر شد، نیز به مشکلات افزود. با وجود این سختی‌ها، تیم پژوهشی توانستند موفقیت‌آمیز بودن عملکرد ابزار را در تشخیص فوتون‌ها به اثبات برسانند و نتایج به دست آمده با داده‌های آزمایشگاهی مطابقت داشت. این یافته‌ها در سرور پیش‌انتشار «آرکایو» (arXiv) منتشر شده است.

اگرچه این فناوری فعلاً به پردازش داده‌های ماهواره‌ای در فضا کمک مستقیم نمی‌کند، اما نشان می‌دهد که پردازنده‌های کوانتومی را می‌توان کوچک کرد، در محیط فضایی به کار گرفت و برای ایجاد ارتباطات کوانتومی بین ماهواره‌ها و ایستگاه‌های زمینی مورد استفاده قرار داد. این پیشرفت می‌تواند در آینده به حل مشکل پهنای باند محدود و ظرفیت پردازش داده‌ها در ماهواره‌ها کمک شایانی کند، زیرا ماهواره‌ها قادر به جمع‌آوری حجم عظیمی از داده‌های خام هستند، اما ظرفیت پردازشی لازم برای تحلیل فوری آن‌ها را ندارند و نیازمند ارسال داده‌ها به زمین هستند.