محققان دانشگاه ویتواترسرند روشی نوین برای محافظت از اطلاعات کوانتومی حتی در شرایط ناپایدار شناسایی کرده‌اند. این روش برای حفظ ویژگی‌های منحصر به فرد کوانتومی، مانند درهم‌تنیدگی، پایداری در برابر نویزهای محیطی را افزایش می‌دهد. در این زمینه، درهم‌تنیدگی پدیده‌ای است که در آن دو یا چند ذره بدون توجه به فاصله‌ای که از یکدیگر دارند، می‌توانند با هم ارتباط برقرار کرده و بر یکدیگر تأثیر بگذارند.
در حال حاضر، درهم‌تنیدگی به شدت به اختلالات محیطی حساس است. هرگونه نویز ناخواسته ناشی از ذرات سرگردان، پرتوهای نور یا عوامل دیگر می‌تواند این پیوند را از بین ببرد. اما اکنون، محققان روشی یافته‌اند که می‌تواند از این اتفاق جلوگیری کند.
افزودن توپولوژی به روش رمزگذاری اطلاعات کوانتومی باعث مقاومت در برابر نویز محیطی می‌شود. اسکایرمیون‌ها نوعی الگوی چرخشی پایدار هستند که در حوزه‌های مغناطیس و فیزیک کوانتومی مشاهده می‌شود. این ساختار توپولوژیکی از پایداری بالایی برخوردار است و در برابر اختلالات و نویز مقاوم باقی می‌ماند.
مهندسی حالت‌های کوانتومی با ویژگی‌های توپولوژیکی خاص (اسکایرمیون‌ها) می‌تواند اطلاعات کوانتومی را حتی در شرایطی که درهم‌تنیدگی بین ذرات از بین می‌رود، حفظ کند. محققان در یک تحلیل نظری کامل تکمیل کرده‌اند که مکانیزم‌های کوانتومی پشت این رفتار توپولوژیکی را آشکار می‌کند و توضیح می‌دهد که چرا توپولوژی به افزایش پایداری منجر می‌شود.
این روش در توسعه شبکه‌های کوانتومی پیشرفته مهم است. بسیاری از روش‌های پیشین به‌اندازه کافی پیچیده بودند یا تنها بر حفظ حالت کوانتومی متمرکز شده بودند، بدون آنکه راهی برای حفاظت از اطلاعات در شرایط آشفتگی (نویز) ارائه دهند. ویژگی‌های توپولوژیکی مانند اسکایرمیون‌ها می‌توانند تفاوت ایجاد کنند.
این روش می‌تواند نقش مهمی در توسعه شبکه‌های کوانتومی جهانی پایدار و رایانه‌های کوانتومی مقاوم در برابر نویز ایفا کند. این پژوهش در ژورنال Nature Communications منتشر شده است.