ربط فريق من العلماء في الصين ذكريات الكم على مدى أكثر من 30 ميلاً (50 كيلومترًا) من كبل الألياف الضوئية ، متجاوزًا الرقم القياسي السابق بأكثر من 40 مرة. وقال العلماء إن هذا الإنجاز يعد خطوة مهمة نحو إنترنت مقاوم للاختراق.
كان الإنترنت الذي نستخدمه اليوم اختراعًا ثوريًا حقًا. لقد ربطت العالم بالمعلومات وسمحت لنا بمشاركة ملايين الصور من القطط اللطيفة والمحبوبة. ولكن الإنترنت مليء أيضًا بالمتسللين الذين يحاولون اعتراض معلومات مهمة أو حساسة. للقتال ، توصل الفيزيائيون إلى حل ، بمساعدة صغيرة من قط شرودنغر ، القطط الشهير الميت والحيوي المفترض الذي يهدف إلى فضح الطبيعة الغريبة للجسيمات دون الذرية.
هذا الحل المقترح هو إنترنت جديد يحكمه العالم الغريب لميكانيكا الكم. يمكن أن يصبح مثل هذا الإنترنت يومًا ما المعيار لإرسال البيانات واستلامها وتخزينها بشكل آمن.
في عالم الحوسبة الكلاسيكية ، يتم تمثيل المعلومات بتات ذات قيم إما 0 أو 1. الإنترنت الكمي ، مثل الكمبيوتر الكمومي ، سيستفيد من إحدى الخصائص الأساسية لميكانيكا الكم ، مبدأ التراكب. يوصف هذا المبدأ على نحو مشهور باستخدام مفارقة الفيزيائي إروين شرودنغر من قطة في صندوق ميت وحيا في نفس الوقت. تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بتات الكم ، أو "الكوبتات" ، والتي يمكن أن توجد في حالة تراكب تكون فيها قيمة 1 و 0 في نفس الوقت. يوجد كيوبت في هذه الحالة من عدم اليقين حتى يتم قياسه بواسطة مراقب ، مما يؤدي إلى انهيار الكيوبت إلى حالة محددة من 0 أو 1.
إذا قمت بإقران اثنين أو أكثر من الكوبتات معًا ، فإنها تتشابك. التشابك الكمومي هو الارتباط الأثيري بين جسيمين أو أكثر بحيث يؤثر أي إجراء يتم إجراؤه على واحد على الفور على الآخرين ، بغض النظر عن مدى تباعدهم. وصف ألبرت أينشتاين هذه الظاهرة بأنها "عمل مخيف عن بعد". سيبدأ السحر الحقيقي للإنترنت الكمومي عندما يتم إرسال المعلومات باستخدام جسيمات متشابكة ، تسمى أيضًا الانتقال الكمي.
جيان وي بان ، أستاذ الفيزياء في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية في خفي ، "النقل الكمي عن بعد هو وسيلة لنقل حالة كمية غير معروفة من جسيم إلى آخر في مكان بعيد ، دون إرسال الجسيم الأصلي نفسه". وشارك في تأليف الدراسة ، في مقابلة مع National Science Review.
لأن الارتباطات المتشابكة غير مرتبطة ماديًا معًا بأي شكل أو شكل ، فإن اعتراض الاتصالات بينهما أمر مستحيل.
لقد أثبت بان وفريقه بالفعل تشابك جسيمات الضوء أو الفوتونات عبر مسافات طويلة عبر الفضاء الخالي. في عام 2017 ، قام فريقه بتشابك فوتونين مفصولين بفارق 746 ميلاً (1200 كيلومتر) باستخدام تتابع القمر الصناعي الذي يدور حول الأرض والذي يدعى Micius.
من الناحية العملية ، فإن التشابك هو عمل شائك. يمكن لأصغر الاضطرابات ، مثل تغيير درجة الحرارة أو الاهتزاز ، أن يكسر الرابط بين الجسيمات المتشابكة ، مما يؤدي إلى انهيار حالتها المشتركة. لتحقيق إنترنت كمّي حقيقي ، سيحتاج الفيزيائيون إلى الاستعانة بما يسمى ذكريات الكم.
وقال شياو هوي باو استاذ الفيزياء بجامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية في خفي والمؤلف المشارك للدراسة "الذاكرة الكمومية هي جهاز يخزن المعلومات الكمية. يحتاج لتخزين تراكب دولتين." علوم حية.
ذكريات الكم
نجح بان وزملاؤه في الدراسة التي نُشرت في 12 فبراير في مجلة نيتشر في تشابك الذكريات الكمومية عبر 50 كم من كابل الألياف الضوئية. الرقم القياسي السابق للفصل بين الذكريات كان 0.8 ميل (1.3 كم).
وقال باو في تجربة الدراسة الجديدة ، إن الذاكرة الكمية هي مجموعة من ذرات الروبيديوم المبردة بالليزر محاصرة في فراغ. استخدم الفريق الفوتونات للقراءة والكتابة على سحابة 100 مليون ذرة محاصرة. تم استخدام الفوتونات لإثارة الذرات في حالة طاقة أعلى ، وتعيين البتات التي يرغب الباحثون في تشابكها ، وإنتاج فوتون متشابك لإرساله إلى الكبل البصري. بعد ذلك احتاج الباحثون إلى تغيير تردد الفوتون حتى لا يضيع في 50 كم من كبل الألياف الضوئية الملفوفة في مختبرهم. وأخيرًا ، يمكن إرسال الفوتون في رحلته عبر الكبل لإرفاق الذاكرة الكمية الثانية بنجاح.
على الرغم من أن التشابك الكمي بين الذكريات قد تم تحقيقه ، إلا أن الفريق لم ينفذ بعد الانتقال الكمي للمعلومات بين العقدتين. قال الباحثون إنهم يأملون أن يمهد هذا العمل الطريق لإنشاء شبكة من محطات الترحيل الكمي التي من شأنها أن تمد الاتصالات المتشابكة إلى مسافات أطول ، مما يؤدي في النهاية إلى شبكة كمومية واسعة النطاق.
