مفاجأة فى مجال النقل الكمى "Quantum Teleportation"

"لم يعتقد أحد أن هذا ممكن"

تلك هى المقولة التى يكررها الباحثون الأن. 

إلا أنه يبدو وكأنه تم تحقيق المستحيل فى مجال النقل الآنى الكمى (اللحظى أو الفورى). 

ولكن قبل أن تعتقد انه اصبح بامكانك الأن السفر عبر العالم فى غمضه عين، علينا أن نخبرك أن هذه التكنولوجيا الجديدة ليست مصممة لنقل الأشخاص أو الأشياء، بل لنقل المعلومات.

لقد اكتشف العلماء بفضل هذا الاختراق كيفية نقل المعلومات عبر أى مسافة تقريبًا على الفور. والأكثر من ذلك، أنهم يعتقدون أنهم يستطيعون جعل النقل الآنى الكمى يعمل باستخدام شبكات الاتصال الموجودة.

يقول البروفيسور "بريم كومار" من جامعة نورث وسترن في الولايات المتحدة، والذى قاد البحث: "هذا أمر مثير للغاية لأن لا أحد كان يعتقد أنه ممكن".

ويضيف: "يفتح اكتشافنا الباب لصنع شبكات اتصالات كمومية وكلاسيكية من الجيل التالى، تتشارك فى بنية تحتية موحدة من للألياف الضوئية.

إنه يفتح الباب على مصراعيه للوصول بالاتصالات الكمومية إلى مستويات غير مسبوقة"

يقترح البحث المنشور فى "مجلة Optica" أن هذا الاختراق يمكن أن يجعل الاتصالات الضوئية (أي طريقة اتصال تحول الإشارات إلى ضوء) فائقة الأمان وفورية تقريبًا - لا يحدها سوى سرعة الضوء.

المعلومات عبر التشابك الكمى:

يعتمد النقل الآنى الكمى على ظاهرة تُعرف بالتشابك الكمى quantum entanglement، حيث يرتبط جسيمان بغض النظر عن مدى بعدهما عن بعضهما البعض، ولا يحتاجان إلى الالتقاء فعليًا لتبادل المعلومات.

اعتقد الباحثون سابقا أن أزواج الفوتونات لن تكون قادرة على تبادل معلوماتها عبر الطريق السريع المزدحم للجسيمات التي تسافر عبر قنوات الاتصال الكلاسيكية. لكن الفريق في "نورث وسترن"، وجد طريقة لجعل الفوتونات تفعل ذلك.

لقد قاموا أولا بدراسة كيفيه انتشار الضوء فى إشارات الاتصال التقليدية داخل كابلات الألياف الضوئية. 

ثم حدد الفريق طولًا موجيًا محددًا للضوء يواجه تداخلًا أقل من الإشارات الأخرى، بطريقة تجعل من الممكن للفوتونات الحفاظ على ارتباطها وتبادل معلوماتها. ثم لاختبار هذه الطريقة، قاموا بتركيب كابل ألياف ضوئية بطول 30 كيلومترًا مع وضع فوتون فى كل طرف، ثم أرسلوا عبره حركة مرور الإنترنت العادية والمعلومات الكمية.

ولدهشتهم، فقد نجحت هذه المحاولة: فعلى الرغم من حركة الإنترنت المزدحمة والتى تمر فى نفس الوقت، كانت جودة المعلومات الكمية فى الطرف المستقبل جيدة.

نحن نعلم أنه تم من قبل إثبات إمكانية النقل الآنى الكمى، إلا أن ذلك تم فى ظل ظروف معملية دقيقة للغاية.

لأن الجسيمات المتشابكة الكمومية المستخدمة لنقل المعلومات تتشابك بسرعة مع كل شيء  آخر موجود على طول مسارها.

وهذا الكشف هو أول دليل على إمكانية القيام خارج المعمل بعمليات النقل الكمى للفوتونات المتشابكة عبر الألياف الضوئية المزدحمة التى تقوم بحمل حركة الاتصالات التقليدية.

الشبكات المتشاركة:

الامر الهام الآخر الذى يجعل هذا الاختراق حدثا مهمًا للغاية، هو أنه يزيل الحاجة إلى إنشاء بنية تحتية جديدة. 

انه يستطيع ان يعمل باستخدام شبكاتنا الحالية.

ويقول كومار: "لقد افترض الكثير من الناس منذ فترة طويلة أنه لن يقوم أحد ببناء بنية تحتية متخصصة لإرسال الفوتونات الضوئية". "ولكن إذا اخترنا الأطوال الموجية بشكل صحيح، فلن نضطر إلى بناء بنية تحتية جديدة. يمكن للاتصالات الكلاسيكية والاتصالات الكمومية أن تتعايشا".

وقد علق العالم الشهير "جيم الخليلى" على هذا الكشف بقوله: "إن القدرة على الاستفادة من النقل الآنى الكمى عبر شبكات الألياف الضوئية الحالية لدينا سيكون بمثابة تقدم كبير في تحقيق الشبكات الكمومية. وسيكون لها العديد من التطبيقات، من التشفير الكمى والاستشعار الكمى إلى الحوسبة الكمومية، وربما حتى الإنترنت الكمومى الجديد".

يخطط "كومار" الأن لاختبار النقل الآنى الكمى على مسافات أطول، بالإضافة إلى تجربة زوجين من الفوتونات المتشابكة بدلاً من واحد.  

وسوف يكون هذا إنجازاً آخر فى مجال النقل الآنى الكمى، وهو أمر مهم لتحسين جودة وأمان عملية الإرسال.

وبعد ذلك، سيقوم الفريق باختبار كل ذلك فى ظروف واقعية، خارج المختبر ــ وهى الخطوة الأخيرة قبل أن يصبح من الممكن القيام بدمجه بالكامل فى شبكات الاتصالات الخاصة بنا.

عن بى بى سى للعلوم

للإطلاع على المزيد من المعلومات عن "التشابك الكمى" يمكنكم مشاهدة هذه الحلقة للدكتور محمد شرف، الذى اعتقد انه يقدم افضل محتوى علمى باللغة العربية ، وربما بكل اللغات أيضاً.

https://youtu.be/Fc5PZlU8DYs?si=iwc6HWta82XJWQh

5