ثورة في الضوئيات الكمومية: مرشح جديد يحمي التشابك!

ثورة في الضوئيات الكمومية: مرشح جديد يحمي التشابك!

حقق فريق بحث دولي يتكون من علماء من جامعات روستوك وجنوب كاليفورنيا ووسط فلوريدا وولاية بنسلفانيا وسانت لويس تقدمًا رائدًا في مجال الضوئيات الكمومية. تم نشر هذا الاكتشاف في 28 مارس 2025 في مجلة Science ويقدم نهجًا جديدًا لحماية التشابك البصري. يتمتع هذا العمل بالقدرة على إحداث تقدم كبير في تطوير تقنيات الكم المتقدمة، وهو أمر ذو أهمية كبيرة نظرًا للسنوات الدولية لعلوم وتكنولوجيا الكم التي أعلنتها الأمم المتحدة [uni-rostock.de] تفيد بأن...

تُحدث ميكانيكا الكم ثورة في فهمنا للطبيعة على أصغر المقاييس، وهي أساس التقنيات الحديثة، بما في ذلك أجهزة الكمبيوتر الكمومية، التي يمكنها إجراء عمليات حسابية بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. يعد التشابك أمرًا أساسيًا لأنه ليس ضروريًا للحسابات فحسب، بل يتيح أيضًا النقل الآمن لمفاتيح التشفير ويزيد من حساسية أجهزة الاستشعار. ومع ذلك، فإن هذا التشابك سريع الزوال ويمكن فقده بسهولة بسبب عدم الترابط، مثل الضوضاء الحرارية.

مرشح التشابك الجديد

لقد تغلب فريق البحث بقيادة البروفيسور ألكسندر سزاميت على تحديات الحفاظ على التشابك في الدوائر الضوئية. تستخدم طريقتهم ما يسمى بـ "أسلاك الضوء"، والتي تسمح للفوتونات "بالقفز" بين القنوات المجاورة. تستخدم هذه التقنية ضبطًا مستهدفًا لأداة التوصيل وفقًا للتناظر الزمني المضاد للتكافؤ لإزالة المكونات غير المتشابكة من النظام. يحقق مرشح التشابك المطور حديثًا دقة شبه مثالية لكل من الإثارة المفردة والثنائية الفوتون، كما أنه قوي في فك الترابط.

بالإضافة إلى ذلك، تم التأكيد على أن هذه النتائج لها أهمية كبيرة ليس فقط للبحث الأكاديمي، ولكن أيضًا للتطبيقات العملية في مجال الاتصال الكمي. يتيح الاتصال الكمي إمكانية تبادل المفاتيح بشكل آمن لتشفير المعلومات ذات الصلة بالأمن، بناءً على مبادئ فيزيائية مثل التشابك الكمي ومبدأ التراكب. وعلى النقيض من أساليب التشفير الخوارزمية، يمكن استخدام هذا النظام في الشبكات عالية الأمان (يشير موقع [fraunhofer.de] إلى أن...

التقدم التكنولوجي في الاتصالات الكمومية

تعمل معاهد فراونهوفر على تطوير أنظمة الاتصالات الكمومية وتقنيات الارتباط البصري في مبادرة QuNET. الهدف هو إنشاء الأساس للاتصالات الآمنة بين نطاقات الطول الموجي المختلفة ووسائط الإرسال. تشتمل اللبنات الأساسية لهذه الأنظمة على التلسكوبات العاكسة الضوئية الدقيقة، ومصادر أزواج الفوتون المتشابكة بالاستقطاب، وأنظمة الكشف عالية الدقة. ولا تتيح هذه المكونات إمكانية نقل الحالات الكمومية المشفرة بالاستقطاب فحسب، بل تضمن أيضًا ارتفاع أسعار الصرف الرئيسية.

يعتمد الأمان على بروتوكول BBM92 الذي أثبت كفاءته للفوتونات المتشابكة بالاستقطاب، والذي يعد بالأمان المطلق في الاتصالات. يسمح التشفير الكمي، كما هو مثبت في بروتوكول BB84، بنقل المعلومات بمستوى عالٍ من الأمان المقاوم لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية [das-wissen.de] يفيد بأن...

بالإضافة إلى ذلك، تم تسليط الضوء على الحاجة إلى أجهزة إعادة الإرسال الكمومية لتوسيع مسافات الإرسال، حيث تتحلل المعلومات الكمومية على مسافات طويلة. تسلط هذه التحديات والقيود التقنية الضوء على الطبيعة الديناميكية لمجال البحث والحاجة إلى مزيد من الاستثمار في البحوث الأساسية وتطوير بروتوكولات التشفير الكمي الموحدة.

بشكل عام، تُظهر الأبحاث الحديثة إمكانات كبيرة للاتصال الكمي، ليس فقط من حيث الأمان غير القابل للكسر والانتشار العالمي، ولكن أيضًا من حيث نقل المعلومات بشكل أسرع في العصر الرقمي.