تتقدم الجهود بخطى ثابتة نحو بناء إنترنت كمومي فائق السرعة وآمن كليًا، واكتشف العلماء مؤخرًا كيفية عمل جزء مهم من هذه الشبكة؛ وهو مفتاح متكامل يدير كيفية مرور البيانات بين المستخدمين. يعالج المفتاح الذي أُنشِئ حديثًا أحد العوائق الرئيسية أمام إنشاء الإنترنت الكمي وهي طريقة تشوه المعلومات وفقدانها في أثناء انتقالها.
تُنقل هذه المعلومات على شكل فوتونات انطلاقًا من شبكات الألياف البصرية، ولكن في بعض الأحيان تُفقد هذه المعلومات في عملية الانتقال.
يمكن للمفتاح القابل للبرمجة التعامل مع أعداد متزايدة من المستخدمين دون التسبب في خسارة إضافية للفوتونات بضبط كمية البيانات التي تذهب إلى كل مستخدم عبر نظام يختار ويعيد توجيه الأطوال الموجية للضوء الذي يحمل قنوات بيانات مختلفة.
يقول أندرو وينر المهندس في جامعة بوردو في ولاية إنديانا :«عرضنا طريقة لتوجيه الطول الموجي بقطعة واحدة فقط من المعدات (مفتاح انتقائي لطول الموجة)، مبدئيًا، لبناء شبكة من 12 إلى 20 مستخدمًا، وربما أكثر. إذ تطلبت الأساليب السابقة التبادل المادي لعشرات المرشحات الضوئية الثابتة التي ضُبطت وفقًا لأطوال موجية فردية، ما جعل القدرة على ضبط الاتصالات بين المستخدمين غير قابلة للتطبيق عمليًا وفقدان الفوتون أكثر احتمالًا».
يُلغي المفتاح الحاجة إلى إضافة هذه المرشحات في كل مرة يريد فيها شخص جديد تسجيل الدخول إلى الشبكة الكمومية، لأن المحول يتولى توجيه البيانات، ما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة إضافةً إلى تحسين الكفاءة.
وأفضل من ذلك، يمكن أن يضبط المفتاح النطاق الترددي وفقًا لاحتياجات المستخدم الخاصة، بما يخدم المكافئ الكمي لشخص يبث فيديو بدقة 4K وشخص آخر يتحقق فقط من رسائل البريد الإلكتروني الخاصة به.
إذا أردنا بناء وتوسيع شبكات الكم في المستقبل، فنحن بحاجة إلى معرفة كيفية توزيع التشابك الكمي، الذي يعد مفهومًا أساسيًا لفيزياء الكم، ويعني الجسيمات التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها عن بعد.
يقول طالب الدراسات العليا في الهندسة نافين لينجاراجو: «عندما يتحدث الناس عن الإنترنت الكمي، فإن الفكرة الرئيسية تتمثل في التشابك الكمي عن بعد بين محطتين مختلفتين، مثل أجهزة الحاسوب الكمومية. تُغير طريقتنا معدل مشاركة الفوتونات المتشابكة بين مختلف المستخدمين، ويمكن استخدام هذه الفوتونات المتشابكة موردًا لتشابك أجهزة الكمبيوتر الكمومية أو أجهزة الاستشعار الكمومية في المحطتين المختلفتين ».
ما يزال هناك الكثير من العمل الذي يجب القيام به لجعل هذا المفتاح جاهزًا لبناء إنترنت كمومي حقيقي، إذ يعمل الباحثون الذين يقفون وراء هذه الدراسة بالفعل في طرق لجعله يعمل لمزيد من المستخدمين في وقت واحد، ولكن مثل العديد من التطورات التي رأيناها مؤخرًا، تقربنا هذه الدراسات أكثر فأكثر من الهدف النهائي للتواصل الكمي.
تدل الطبيعة الهشة للمعلومات الكمومية على أن أي شبكة إلكترونية كمومية تحتاج إلى ضبط دقيق ومتوازن، وقد ينتهي الأمر بالبحث الجديد ليكون جزءًا مهمًا من تحقيق ذلك.
تعد تقنية دمج أقسام الطول الموجي الكثيف أو ما يعرف ب DWDM إحدى تقنيات الباحثين المستخدمة بالفعل في قطاع الاتصالات لتعزيز عرض النطاق الترددي لشبكات الألياف الضوئية.
تكمن الفكرة بأنه كلما زادت التقنيات التي يمكن أن يستعيرها الإنترنت الكمومي من شبكاتنا الحالية، سيكون من الأسهل تنفيذ المزيد في المستقبل.
يقول وينر: «نحاول للمرة الأولى أن نأخذ شيئًا مستوحى نوعًا ما من مفاهيم الاتصالات الكلاسيكية هذه باستخدام معدات قابلة للمقارنة، للإشارة إلى المزايا المحتملة للشبكات الكمية».
اقرأ أيضًا:
ما هو التشفير الكمي وهل صحيح أنه غير قابل للاختراق؟
وداعًا للهاكرز! الإنترنت الكمومي سيجعل الاختراق شيئًا من الماضي
ترجمة: رياض شهاب
تدقيق: لبنى حمزة
