لكن التحدي الرئيسي يكمن في الظاهرة الكمومية يسمى التشابك: الطريقة التي يمكن بها ربط كائنين بشكل لا ينفصم بغض النظر عن المسافة بينهما.
عندما يتم قياس أحد الكائنات المقترنة، فإنه يحدد نتائج القياس الذي تم إجراؤه على الآخر.
حتى الآن لا يزال الأمر كميًا، لكن الحصول على جسيمات متشابكة عبر قنوات اتصال الألياف الضوئية الموجودة لدينا أمر صعب حقًا.
خارج ظروف المختبر المثالية، حالاتهم الكمومية هي كذلك مشوهة بسهولة.
الآن، تمكن باحثون بقيادة فريق من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) من نقل جزيئات الضوء (الفوتونات) بنجاح عبر 62 كيلومترًا (38.5 ميلًا) من كابلات الشبكة الحالية دون انقطاع. تشابك.
يتم نشر النتائج التي توصلوا إليها في مجلة الاتصالات البصرية والشبكات.
“أود أن أسمي هذا اختبار التحمل لأنظمة الشبكات الكمومية،” يقول الفيزيائي ييتشنغ شي، من NIST.
“لقد وضعنا هذا تحت اختبار شديد في بيئة صاخبة حقًا. ومن المثير للدهشة أنه تبين أن الأمر لا يزال يعمل.”
في حين أن هذه ليست مسافة قياسية بالمعنى الدقيق للكلمة، إلا أنها ملحوظة بسبب الإعداد: الكثير من كابلات الألياف الضوئية المشاركة في هذه التجربة كانت فوق الأرض وليس تحت الأرض، ومعلقة بين أعمدة على جانب الشارع بين NIST وجامعة ميريلاند.
تتعرض هذه الكابلات للرياح وتغيرات درجات الحرارة والاهتزازات من كل ما يحيط بها في البيئة، بما في ذلك حركة المرور والطيور العابرة.
في حين أن بث الأفلام ومكالمات الفيديو التي تشكل بيانات الإنترنت الكلاسيكي لا تتأثر بهذه الظروف، فإن البيانات الكمية تتأثر بالتأكيد. تتداخل البيئة مع استقطاب الفوتونات، والاتجاه الذي يهتز فيه مجالها الكهربائي، والذي يتم فيه احتواء معلومات التشابك.
“إن الأمر يتعلق باتصال سيء بقدر ما يمكن أن يكون لديك” يقول الفيزيائي أوليفر سلاتري، من NIST.
للتغلب على مشكلة التداخل هذه، استخدم الباحثون إشارة ضوء الليزر كنقطة مرجعية. ومن خلال حساب مقدار التواء ضوء الليزر الذي مر به، تمكن الفريق من تطبيق التصحيحات ذات الصلة على الفوتونات المتشابكة.
كان من الضروري إجراء بعض التناوب بين الفوتونات المتشابكة وضوء الليزر، لكن هذا لم يستغرق سوى 7.2% من وقت التشغيل في التجربة. ويمكن استخدام نسبة 92.8% الأخرى لإرسال معلومات كمومية مستقرة.
“تُظهر نتائجنا جدوى توزيع الفوتونات المتشابكة بالاستقطاب على ظروف الألياف الصعبة، وهي خطوة مهمة نحو النشر العملي للشبكات الكمومية.” يكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة.
مآثر تحطيم الأرقام القياسية التشابك الكمي اجتازت مؤخرا 420 كيلومترًا من الألياف الضوئية، ولكن هذه النتائج الأخيرة هي من إعدادات العالم الحقيقي الفوضوية للغاية.
“على الرغم من أن الألياف الضوئية الهوائية تعتبر عادةً قنوات كمومية غير مناسبة لنقل الفوتونات المشفرة بالاستقطاب أو الفوتونات المتشابكة بالاستقطاب، إلا أننا نظهر أن التوزيع المستقر لتشابك الاستقطاب يمكن تحقيقه إذا كان رابط الألياف مستقرًا بشكل فعال”. يكتب.
على الرغم من أن نتائج هذا الاختبار الواقعي مشجعة، إلا أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به. معدل النقل الذي يتراوح بين 200 إلى 1500 فوتون متشابك في الثانية ليس سيئًا، ولكن يجب تحسينه للإنترنت الكمومي.
وأشار الباحثون إلى أن إعداد الأجهزة بشكل أسرع وخوارزميات البرامج الأكثر كفاءة يعدان من الترقيات المحتملة.
تقدم الدراسة المزيد من الأدلة على أن الشبكات الكمومية هي تقنية يستحق المتابعة، رغم ذلك. إحدى الطرق التي يمكن استخدامها هي ربط التلسكوبات في نقطتين منفصلتين على الأرض، مع الفوتونات المتشابكة التي تمكنها من العمل بشكل أساسي كأداة عملاقة واحدة.
هناك أيضا ترقية الأمن الكمي هذه الأنظمة يمكن أن توفر الإنترنت. يمكن لعقد الشبكة التي تفصل بينها مسافات كبيرة أن تتشارك “رمزًا” سريًا للتحقق من البيانات التي لا يمكن اعتراضها أثناء النقل – لأنه لا يتم تعيين الرمز حتى يتم التحقق منه.
متعلق ب: أول مادة كمومية من نوعها في درجة حرارة الغرفة يتم نسجها من ذرات الذهب
“إنه دليل على أن بروتوكولات الشبكات الكمومية يمكن أن تعمل في بيئات العالم الحقيقي” يقول شي.
وقد تم نشر البحث في مجلة الاتصالات البصرية والشبكات.
<
p class=”article-source”>المصدر: www.sciencealert.com
