تم إطلاق نموذج أولي للإنترنت الكمومي في شبكة مدينة نيويورك

أجرت جامعة نيويورك (NYU) تجربة أظهرت أن التقنيات المستقبلية تتحرك بالفعل خارج حدود المختبرات العلمية. تم ربط عدة نقاط في نيويورك عن طريق الاتصالات الكمومية عبر خطوط الألياف الضوئية التقليدية.

يقول عالم الفيزياء التجريبية تايلر كوان، أحد مؤلفي الدراسة: “يُظهر عملنا أنه يمكننا توصيل الأجهزة الكمومية في المدينة باستخدام بنية تحتية حقيقية، وليس فقط في المختبر”.

قام بجمع أحد مصادر الفوتون المتشابكة لهذه التجربة وعرض النتائج في الاجتماع السنوي للجمعية الفيزيائية الأمريكية في مارس؛ وهي متوفرة أيضًا كطبعة أولية arXiv.

تعمل الشبكة الكمومية عن طريق نقل المعلومات باستخدام جزيئات مفردة من الضوء. وأي محاولة لاعتراض إشارة تؤدي إلى تعطيل حالة هذه الجسيمات وتشير إلى وجود تطفل، وهذه الخاصية تجعل الاتصال الكمي أكثر أمانًا بكثير من أي شيء مبني على الفيزياء الكلاسيكية، بما في ذلك الإنترنت الحديث.

إحدى العمليات الرئيسية التي تحول الشبكة الكمومية إلى إنترنت كمي كامل هي تبادل التشابك. فهو يسمح للجزيئات التي لم تتفاعل أبدًا بالاتصال، وربط المقاطع القصيرة بشبكة أكبر. لفترة طويلة، ظلت هذه المرحلة عنق الزجاجة.

وفي عام 2023، تم إنشاء الاتصال الكمي عبر خط منتظم بين بروكلين ومانهاتن. وفي التجربة الجديدة، تمت إضافة عقدة ثالثة، وبالتالي تشكيل شبكة طوبولوجية “نجمية”. تم العثور على عقدتين في شركة Qunnect الناشئة في بروكلين، والتي قدمت المعدات، ويقع المركز في مركز البيانات التجارية لشركة QTD في مانهاتن.

وكانت نتيجة التجربة هي العرض الناجح لتبادل تشابك الاستقطاب عبر ألياف بصرية حقيقية، وهو أمر لم يتم تحقيقه من قبل على هذا النطاق. وحقق النظام معدل تبادل يزيد عن 1.5 حدث في الثانية عبر المدينة بأكملها، مع الحفاظ على الارتباطات اللازمة لعمل الشبكة الكمومية.

الإنجاز لا يعني أن الإنترنت الكمي سيظهر غدًا. لكنه يثبت التشغيل الموثوق للأجهزة الكمومية في الظروف الحقيقية، وليس المختبرية. وهذا ليس بهذه البساطة: فالفوتونات التي تنتقل عبر الألياف تُفقد بسهولة، ويمكن للضوضاء الخارجية أن تدمر حالاتها الكمومية الهشة.

وبالإضافة إلى ذلك، تم تصميم النظام ليكون قابلاً للتطوير. نظرًا لأن العقدة المركزية فقط هي التي تتطلب تبريدًا مبردًا مخصصًا، فإن إضافة المزيد من العقد الطرفية يعد أمراً سهلاً.

وقال جواد شاباني، مدير معهد الكم بجامعة نيويورك، الذي قاد التجربة، إن نيويورك هي أرض اختبار مثالية.

ويخلص إلى القول: “مانهاتن مكان مضغوط للغاية. هنا، كل شيء يقع في نطاق ثمانية إلى عشرة كيلومترات، وتقع مئات المؤسسات المالية ضمن دائرة نصف قطرها بضعة بنايات فقط. مثل هذه الكثافة – البنية التحتية والمنظمات والمستخدمين المحتملين – قد تجعل مدينتنا واحدة من الأماكن الأولى حيث ستبدأ الإنترنت الكمومية في اتخاذ شكل حقيقي. في الأساس، الشبكة موجودة بالفعل، ومن المرجح أن تؤتي الاستثمارات الضخمة ثمارها في السنوات العشر المقبلة أو نحو ذلك”.