في عام 2024، كانت الحالة الكمومية للضوء تم النقل عن بعد بنجاح عبر أكثر من 30 كيلومترًا (حوالي 18 ميلًا) من كابلات الألياف الضوئية وسط سيل من حركة المرور على الإنترنت – وهو إنجاز هندسي كان يعتبر مستحيلاً في السابق.

قد لا يساعدك العرض المثير للإعجاب الذي قدمه باحثون في الولايات المتحدة على الاستعداد للعمل للتغلب على حركة المرور في الصباح، أو تنزيل مقاطع الفيديو المفضلة لديك عن القطط بشكل أسرع.

ومع ذلك، فإن القدرة على نقل الحالات الكمومية من خلال البنية التحتية الحالية تمثل خطوة هائلة نحو تحقيق اتصال كمومي متصل. شبكة الحوسبة, التشفير المعزز، أو طرق جديدة قوية للاستشعار.

متعلق ب: تحقيق النقل الآني بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية لأول مرة في العالم

“هذا أمر مثير للغاية لأنه لم يعتقد أحد أن ذلك ممكن” يقول بريم كومار، مهندس الحوسبة بجامعة نورث وسترن الذي قاد الدراسة.

شاهد المقطع أدناه للحصول على ملخص لأبحاثهم:

“يُظهر عملنا طريقًا نحو الجيل التالي من الشبكات الكمومية والكلاسيكية التي تتشارك في بنية تحتية موحدة للألياف الضوئية. وهو يفتح الباب بشكل أساسي لدفع الاتصالات الكمومية إلى المستوى التالي.”

متعلق ب: تحقيق النقل الآني بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية لأول مرة في العالم

تحمل عابرة التشابه مع أنظمة النقل ستار تريك حيث أن الركاب الأشباح عبر الزمان والمكان في غمضة عين، فإن النقل الآني يأخذ الاحتمالات الكمومية لجسم ما في مكان واحد، ومن خلال تدميره بعناية، يفرض نفس توازن الاحتمالات على جسم مماثل في مكان آخر.

على الرغم من أن عمليات قياس الجسمين تحدد مصيرهما في نفس اللحظة، إلا أن عملية تشابك هوياتهما الكمومية لا تزال تتطلب إرسال موجة واحدة من المعلومات بين نقاط في الفضاء.

مثل الخيط الخيالي في وابل الربيع، فإن الحالة الكمومية لأي جسم هي لطخة ضبابية من احتمالية معرضة لخطر الذوبان في الواقع بعد لحظات من خلقه. إن الموجات الكهرومغناطيسية للإشعاع والصدمات الحرارية للجسيمات المتحركة تقلل بسرعة من الأهمية الكمومية إلى فك الترابط إذا لم تكن محمية بطريقة أو بأخرى.

حماية الحالات الكمومية داخل أجهزة الكمبيوتر هو شيء واحد. إن إرسال فوتون واحد عبر الألياف الضوئية المصاحبة للمعاملات المصرفية ومقاطع الفيديو الخاصة بالقطط والرسائل النصية مع حماية حالته الكمومية هو أمر أكثر صعوبة بكثير. ربما يمكنك أيضًا إلقاء خيط خيط الخيال الكمي الخاص بك في نهر المسيسيبي وتأمل أن يكون مذاقه جيدًا في النهاية.

وللحفاظ على الحالة الثمينة للفوتون الوحيد في مواجهة تيار يبلغ 400 جيجابت في الثانية من حركة المرور على الإنترنت، طبق فريق الباحثين مجموعة متنوعة من التقنيات لتقييد قناة الفوتون وتقليل فرص تبعثره واختلاطه مع موجات أخرى.

“لقد درسنا بعناية كيفية تشتيت الضوء ووضعنا فوتوناتنا في نقطة قانونية حيث يتم تقليل آلية التشتت إلى الحد الأدنى.” يقول كومار.

“وجدنا أنه يمكننا إجراء اتصال كمي دون تدخل من القنوات الكلاسيكية الموجودة في نفس الوقت.”

في حين نجحت مجموعات بحثية أخرى في نقل المعلومات الكمومية جنبًا إلى جنب مع تدفقات البيانات الكلاسيكية في عمليات محاكاة للإنترنت، كان فريق كومار أول من قام بنقل الحالة الكمومية إلى جانب تدفق فعلي للإنترنت.

يقترح كل اختبار كذلك الإنترنت الكمومي أمر لا مفر منه، مما يمنح مهندسي الحوسبة مجموعة أدوات جديدة تمامًا لقياس عالمنا ومراقبته وتشفيره وحسابه بشكل لم يسبق له مثيل، دون الحاجة إلى إعادة اختراع الإنترنت للقيام بذلك.

“إن النقل الآني الكمي لديه القدرة على توفير الاتصال الكمي بشكل آمن بين العقد البعيدة جغرافيا.” يقول كومار.

“لكن الكثير من الناس افترضوا منذ فترة طويلة أنه لا يمكن لأحد بناء بنية تحتية متخصصة لإرسال جزيئات الضوء. إذا اخترنا الأطوال الموجية بشكل صحيح، فلن نضطر إلى بناء بنية تحتية جديدة. يمكن أن تتعايش الاتصالات الكلاسيكية والاتصالات الكمومية.”

وقد نشر هذا البحث في بصري.

نُشرت نسخة سابقة من هذه المقالة في ديسمبر 2024.