تم نقل التشابك الكمي عبر كابل الإنترنت على مسافة 24.4 كم

قام فيزيائيون أمريكيون بنقل الفوتونات المتشابكة عبر خط من الألياف الضوئية يبلغ طوله 24.4 كيلومترًا محملاً بحركة مرور كثيفة على الإنترنت. ونشرت نتائج التجربة في المجلة البصريات الكموميةوهي ممتازة، حيث تم الحفاظ على التشابك بدقة تزيد عن 94%.

يقول كبير مؤلفي الدراسة بريم كومار: “الإشارات الكمومية ضعيفة جدًا مقارنة بالإشارات الكلاسيكية – مثل النملة التي تشق طريقها على طول المسار الذي تتبعه الفيلة. تظهر نتائجنا أن الفوتونات يمكنها البقاء على قيد الحياة في مثل هذه الرحلة والاحتفاظ بالتشابك”.

لا تحتاج الجسيمات المتشابكة إلى التحرك لتوصيل المعلومات، حيث يتم تبادل البيانات من خلال النقل الآني. هذه طريقة فائقة السرعة وآمنة للغاية – ولكنها حساسة جدًا للتداخل.

يوضح كومار: “في الاتصالات البصرية، يتم تحويل جميع الإشارات إلى ضوء. لكن الإشارات العادية تتكون من ملايين الجزيئات، بينما تستخدم المعلومات الكمومية فوتونات مفردة”.

في السابق، اكتشف هو وزملاؤه منطقة أقل ازدحامًا في طيف الإشارات المرسلة عبر الكابلات لنقل الفوتونات المتشابكة و ثبت تجريبيا جدوى النهج الخاص بك.

يقول البروفيسور: “في تلك التجربة أظهرنا أن هذا ممكن من حيث المبدأ. لقد أجرينا نقلًا كميًا حقيقيًا لمسافة تزيد عن 30 كيلومترًا، ولكن في ظروف معملية. الآن أردنا إضافة المزيد من الواقعية والذهاب إلى ما هو أبعد من المختبر”.

في التجربة الجديدة، تم توليد أزواج من الفوتونات المتشابكة في مختبر كومار في حرم جامعة نورث وسترن في إيفانستون. بقي فوتون واحد من كل زوج في إيفانستون، وتم إرسال الثاني عبر الألياف إلى مركز تبادل حركة المرور الدولي StarLight في حرم الجامعة بوسط مدينة شيكاغو. تشترك الفوتونات في ليف واحد مع وصلتي بيانات بسرعة 800 جيجابت في الثانية، بالإضافة إلى الطاقة الضوئية الإضافية لخط تجاري محمل بالكامل.

ولمنع حركة المرور القوية من إغراق الفوتونات المتشابكة، تم نقلها إلى منطقة أكثر هدوءًا من الطيف البصري – ما يسمى بالنطاق O. ظلت الاتصالات التقليدية في النطاق C، حيث تعمل معظم الأنظمة التجارية.

ونظرًا لأن التجربة أجريت بين موقعين منفصلين ماديًا، فقد احتاج الباحثون أيضًا إلى مزامنة طرفي الشبكة بدقة البيكو ثانية. هذا التزامن جعل من الممكن العثور على أزواج متطابقة من الفوتونات المتشابكة في الوقت الحقيقي، حتى على خلفية الضوضاء الدخيلة الشديدة.

ستكون الخطوة التالية للعلماء هي النقل الآني الكمي بين العقد البعيدة في شبكة اتصالات حقيقية. لقد فعلوا هذا بالفعل في المختبر.

واختتم كومار كلامه قائلاً: “لقد تجاوزنا معلماً رئيسياً من خلال إظهار أننا قادرون على توزيع التشابك. ولكن هناك خطوتان في النقل الآني. أولاً، تحتاج إلى توزيع التشابك. ثم – نقل المعلومات. كل خطوة تالية أكثر صعوبة وصعوبة من الخطوة السابقة. لكننا أظهرنا أنها حقيقية”.