تم نقل حالة كمومية للضوء بنجاح عبر أكثر من 30 كيلومترًا (حوالي 18 ميلًا) من كابل الألياف الضوئية وسط تدفق هائل من حركة الإنترنت – إنجاز هندسي كان يُعتبر مستحيلاً في وقت سابق.

قد لا يُساهم هذا العرض المذهل من قِبَل الباحثين في الولايات المتحدة في نقلك إلى العمل لتفادي ازدحام الصباح، أو تنزيل مقاطع فيديو القطط المفضلة لديك بشكل أسرع.

ومع ذلك، فإن القدرة على نقل الحالات الكمومية عبر البنية التحتية القائمة تمثل خطوة هائلة نحو تحقيق شبكة حاسوب كمومي متصلة [[LINK3]]، أو تشفير مُحسّن، أو طرق جديدة قوية من الاستشعار.

يقول بريم كومار، مهندس حاسوب في جامعة نورث وسترن وقائد الدراسة: “هذا مثير للغاية لأن لا أحد كان يعتقد أنه ممكن.”

«يُظهر عملنا طريقًا نحو شبكات كمومية وكلاسيكية من الجيل القادم، تُشارك بنية تحتية موحدة من ألياف الضوء. في الأساس، يُفتح هذا الباب أمام دفع الاتصالات الكمومية إلى المستوى التالي.»

بما يشبه إلى حد بعيد أنظمة نقل ستار تريك [[LINK7]] التي تُغيب الركاب عبر الزمن والفضاء في غمضة عين، فإن النقل الفوري يستمد إمكانيات الكائن الكمومي في موقع ما، وعن طريق تدميره بعناية، يُجبر نفس توازن الإمكانيات على كائن مماثل في موقع آخر.

على الرغم من أن أعمال قياس الكائنين يُحَدد مصيرهما في نفس اللحظة، فإن عملية تشابك هويتهما الكمومية لا تزال تتطلب إرسال موجة واحدة من المعلومات بين النقاط في الفضاء.

كَحُبيّةٍ من السكر المُلون في مطر الربيع، فإن الحالة الكمية لأيّ جسمٍ هي بقعٌ غامضة من الاحتمالات مُعرضةٌ للذوبان في الواقع في لحظاتٍ بعد خلقها. تُقلّل الموجات الكهرومغناطيسية من الإشعاع، واصطدام الجسيمات المتحركة وتصادمها، من الأهمية الكمية إلى انعدام الترابط إذا لم تُحْمَى بطريقةٍ ما.

حماية الحالات الكمية[[LINK9]] داخل الحواسيب[[LINK9]] أمرٌ واحد. إرسال فوتونٍ واحدٍ عبر ألياف بصريةٍ تُصدر أصواتًا من معاملات مصرفية، ومقاطع فيديو للقطط، ورسائل نصية، مع حماية حالته الكمية، أمرٌ أصعب بكثير. يمكنك أن تُلقِي بحُبيّة السكر المُلونة الكمية في نهر ميسيسيبي، وتُتَمنّى أن تذوقها بنفس الطعم عند وصولها إلى النهاية.

لحفظ حالة الفوتون المنفرد الثمينة في مواجهة تيارٍ من حركة مرور الإنترنت يبلغ 400 جيجا بت في الثانية، طبّقتُ مجموعة الباحثين مجموعةً من التقنيات التي حدّدتَ من قنوات الفوتون، وخفّضتَ احتمالية تشتّته واختلاطه بموجاتٍ أخرى.

“لقد درسنا بدقة كيفية تشتت الضوء، ووضعنا فوتوناتنا في نقطةٍ دقيقةٍ حيث تقلّ آلية التشتت إلى الحد الأدنى”، يقول كومار.

“لقد وجدنا أننا نستطيع إجراء اتصالٍ كميّ بدون تداخلٍ من القنوات الكلاسيكية الموجودة بالتزامن.”

في حين أن مجموعات بحثية أخرى نجحت في نقل المعلومات الكمية جنبًا إلى جنب مع تدفقات البيانات الكلاسيكية في محاكاة الإنترنت، فإن فريق كمار هو الأول الذي ينقل حالة كمية جنبًا إلى جنب مع تدفق إنترنت فعلي.

يُشير كل اختبار بشكلٍ إضافي إلى حتمية الإنترنت الكمي، مما يمنح مهندسي الحوسبة مجموعة أدوات جديدة تمامًا لقياس ورصد وتشفير وحساب عالمنا كما لم يحدث من قبل، دون الحاجة لإعادة اختراع الإنترنت لفعل ذلك.

“للتنقل الكمي القدرة على توفير اتصال كمي آمن بين العقد الجغرافية البعيدة”، يقول كمار.

“ولكن العديد من الناس افترضوا منذ فترة طويلة أن لا أحد سيُنشئ بنية تحتية مُخصصة لإرسال جسيمات الضوء. إذا اخترنا الأطوال الموجية بشكل صحيح، فلن نحتاج لبناء بنية تحتية جديدة. يمكن للاتصالات الكلاسيكية والاتصالات الكمية أن تتعايش.”

نُشِرَ هذا البحث في مجلة Optica.

المصدر: المصدر