كيف تمكن العلماء من عرض التشابك الكمّي على قمر صناعي بالغ الصغر يدور حول الأرض

في عالم فيزياء الكم هناك ظاهرة تُسمى “التشابك الكمّي” أو كما سماها أينشتاين “نشاط غامض عن بعد” وهي ظاهرة تُعتبر من أكثر الظواهر إثارة للاهتمام. والآن نجح العلماء مجددا في عرض هذه الظاهرة, لكن هذه المرة على متن قمر صناعي على شكل مكعب يدور حول الأرض.

في التشابك الكمي يرتبط جُزيئان عن بعد بشكل معقد للغاية ، بحيث يُمكن استخدام أحدهما كمؤشر لحالة الجُزيء الآخر في وضع معين. هذا الارتباط الوثيق قد يوفر يوما ما أساسا لشبكة إنترنت كميّة فائقة السرعة والأمان.

وبينما لايزال الإنترنت الكمي نوعا ما بعيد المنال، فلو أردنا له أن يصبح حقيقة فسنحتاج أكثر من مجرد ألياف بصرية.ولهذا يختبر علماء التشابك الكمي بكل الطرق بما في ذلك اختباره في الفضاء الخارجي.

في هذه التجربة تم استخدام قمر صناعي مكعب الشكل سُمي “سبوكي-1” لخلق زوج من الفوتونات المتشابكة كمياً باستخدام صمام ثنائي “Diode” يعطي شعاع ليزر أزرق اللون وبلورات غير خطية. “في المستقبل يمكن أن يصبح النظام الذي صنعناه جزء من شبكة كمية عالمية تبث إشارات كمية إلى مستقبلات في الأرض أو إلى مستقبلات على سفينة فضائية.” يقول عالم فيزياء الكم أيتون فيلار من جامعة سينغافورا الوطنية.

cube-quant-2

“هذه الإشارات يُمكن استخدامها لتشغيل أي نوع من تطبيقات الاتصالات الكميّة، بدء من طرق التشويش الكمي بهدف الوصول لنقل بيانات آمن للغاية وحتى التخاطر الكمي حيث يمكن للمعلومات ان تنتقل عبر نسخ الحالة الكمومية لنظام ما عن بعد.

الإنجاز مثير للإعجاب على عدة مستويات. ليس لأنه تحقق فعلا في الفضاء، وإنما لأنه تحقق على نظام مجهز أبعاده أصغر من 20 سم ب 10 سم و يزن أقل من 2.6 كغ.

القمر الصناعي الصيني ميشاس كان له الشرف أن يكون أول من نجح في إنشاء اتصال كمي من الفضاء الخارجي, لكن سبوكي-1 أصغر حجما. دمج المكونات ضمن حجم أصغر سيكون أساسيا لو أردنا استعمال أقمار صناعية كأساس للاتصالات الكمية مستقبلا.

القمر ذو الشكل المكعب أُطلق السنة الماضية من المحطة الفضائية الدولية، ولكنه صُمم بطريقة خاصة لحماية مصدر الفوتونات المتشابكة كميا من الضغوط ودرجات الحرارة العالية أثناء عملية الإطلاق من الأرض وأثناء دورانه حولها. زوج الفوتونات على متن القمر الصناعي تم خلقه في درجات حرارة تتراوح بين 16 الى 21.5 درجة مئوية.

ليس هذا فقط، بل إن النظام صُمم ليعمل باستخدام أقل ما يمكن من الطاقة. الحجم، المتانة والاستهلاك المنخفض للطاقة للقمر الصناعي سبوكي-1 كانت كلها أمور مهمة للباحثين الذين يستكشفون إمكانية عمل نظام إنترنت كمي مثبت على قمر صناعي.

Screenshot_2020-06-28_at_8.20.18_PM

لم يتم حتى الآن إنشاء اتصال كمي مع القمر الصناعي، ولكن هذا الإنجاز يضع الأساس لاتصال كهذا. يبحث العلماء عن طرق بديلة لبث معلومات مشفرة كميا، لأنها لا تعمل عبر الألياف البصرية العادية لمسافات طويلة.

في السنوات القادمة يأمل الفريق أن يعمل على مستقبِل كمي يمكنه التواصل مع القمر الصناعي المكعب ولتحسين قدرة معدات القمر الصناعي على دعم الشبكات الكمية. يقول فيلار: “يحصل تقدم بسرعة هائلة باتجاه الوصول لشبكة كمية عالمية مكانها الفضاء الخارجي. نأمل أن يُلهم عملنا الموجة الثانية من مهمات تتضمن تكنولوجيا كمية في الفضاء الخارجي وتطبيقاتها الجديدة. بالاضافة لتكنولوجيات كمية يمكن أن تستفيد من انجازاتنا التجريبية.”

المصدر

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

شعار ووردبريس.كوم

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   /  تغيير )

Google photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google. تسجيل خروج   /  تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   /  تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   /  تغيير )

Connecting to %s

موقع ووردبريس.كوم. قالب: Baskerville 2 بواسطة Anders Noren.

أعلى ↑

%d مدونون معجبون بهذه: