لأول مرة ثبتت إمكانية النقل الكمي عبر كابلات الألياف الضوئية التي تنقل البيانات التقليدية، مثل الإنترنت. يشير هذا العمل إلى إمكانية الاستفادة من المزايا التي توفرها الاتصالات الكمّية دون الحاجة إلى بنية تحتية جديدة بالكامل.
يسمح التشابك الكمي للتغيرات التي تطرأ على جسيم متشابك بإحداث تبادلات متطابقة في جسيم آخر، بصرف النظر عن انفصالهما. ما يعني إمكانية نقل المعلومات بين نقطتين دون الحاجة إلى السفر بينهما، أو بعبارة أخرى، نقل المعلومات من بُعد.
هذا لا يعني أننا نستطيع الاستغناء عن شبكة النقل، فالجسيمات المتشابكة تبدأ معًا وتحتاج إلى السفر بين موقع المرسل والمستقبل. إذا كانت الجسيمات المستخدمة فوتونات، فيمكن القيام بذلك باستخدام كابلات الألياف الضوئية، مثل تلك التي تنقل الإنترنت. مع ذلك أجريت العروض التوضيحية السابقة للاتصالات الكمومية في هدوء، بدلًا من ترك الفوتونات تسافر على طول الطرق الضوئية المزدحمة برسائل غير ذات صلة.
هذا ما غيره البروفيسور بريم كومار من جامعة نورث وسترن وفريقه. لاحظ الفريق أدلة سابقة تشير إلى أن أي عمليات إرسال متشابكة عند أطوال موجية قريبة من تلك المستخدمة بكثافة في حركة الإنترنت العادية، من السهل تعطيلها. لكن باستخدام طول موجي بعيد عن أي حركة مرور، قد ينجو التشابك الدقيق من التأثر بأي حدث آخر.
اختار الفريق طول الموجة الكمومية عند 1290 نانومتر، شابك كومار وزملاؤه الفوتونات ونقلوها عبر ألياف بصرية بطول 30.2 كيلومتر، استُخدمت أيضًا لنقل حركة الإنترنت بسرعة 400 جيجابت في الثانية ضمن النطاق C المعروف (1547 نانومتر)، ثم عطلوا الفوتونات في أحد الطرفين، وبحثوا عن تغييرات متطابقة في الطرف الآخر، للتحقق من سلامة التشابك.
قال كومار: «لقد درسنا بعناية كيفية تشتت الضوء، ووضعنا فوتوناتنا في نقطة مفصلية حيث تُقلل آلية التشتت إلى الحد الأدنى. وجدنا أنه يمكننا إجراء اتصالات كمية دون تدخل من القنوات الكلاسيكية الموجودة في نفس الوقت. هذه القدرة على إرسال المعلومات دون نقل مباشر تفتح الباب أمام تطبيقات كمية أكثر تقدمًا تُجرى من دون ألياف مخصصة».
بجانب اختيار الطول الموجي، تطلب العمل طرقًا أخرى لخفض الضوضاء، مثل المرشحات الموجودة في أجهزة الاستقبال، التي تستبعد الفوتونات غير المتشابكة التي قد تتداخل مع النتائج. إذا كان من الممكن توسيع نطاق إثبات المبدأ، ستسمح هذه التقنية بنقل المعلومات دون التعرض لخطر التنصت، فضلًا عن ربط أجهزة الكمبيوتر الكمومية بعضها ببعض.
يأمل الفريق أن يثبت ظاهرة تبادل التشابك، وهي من التقنيات الأكثر تقدمًا، إذ تتشابك الفوتونات -التي كانت مستقلة سابقًا- في أي من طرفي الكابل. افتُرض سابقًا أن أحدًا لن يبني بنية تحتية متخصصة لإرسال جسيمات الضوء. إذا اخترنا الأطوال الموجية اختيارًا صحيحًا، فلن نضطر لبناء بنية تحتية جديدة. بل يمكن أن تتعايش الاتصالات الكلاسيكية مع الاتصالات الكمية.
اقرأ أيضًا:
ما هي وحدة المعالجة الكمومية QPU؟
علماء يابانيون يقتربون من إنشاء حاسوب فائق لا مثيل له
ترجمة: محمد الشرقاوي
تدقيق: أكرم محيي الدين
