ثورة في أبحاث الكم: علماء بادربورن يضعون معايير جديدة!

ثورة في أبحاث الكم: علماء بادربورن يضعون معايير جديدة!

العلماء جامعة بادربورن لقد حققوا تقدمًا رائدًا في أبحاث الكم. في مشروع جديد، تم تطوير دائرة مبردة تُستخدم للتحكم في الكمات الضوئية (الفوتونات) ومعالجتها بسرعة أكبر. وهذا الابتكار ليس مهمًا للحوسبة الكمومية فحسب، بل يمكن أن يكون له أيضًا تطبيقات ثورية في مجال الاتصالات والمحاكاة.

ونشرت نتائج هذا البحث في مجلة أوبتيكا المتخصصة. تمكن الباحثون من التعامل بفعالية مع نبضات الضوء التي تتكون من فوتونات فردية، وهو ما أصبح ممكنًا باستخدام ما يسمى بـ "عملية التغذية الأمامية". تسمح هذه الطريقة بقياس التدفق الضوئي والتحكم فيه في الوقت الفعلي، مما يقلل بشكل كبير من القيود التقنية السابقة التي تسببت في تأخيرات زمنية في القياس والمعالجة والتحكم. تمكنت التكنولوجيا الجديدة من تقليل هذه التأخيرات إلى أقل من ربع مليار من الثانية.

الابتكارات التقنية والتعاون

استخدم فريق بقيادة الدكتور فريدريك ثيل ونيكلاس لامبرتي من مجموعة عمل "Mesoscope Quantum Optics" أحدث أجهزة الكشف فائقة التوصيل لقياس كميات الضوء بدقة. تعمل هذه الدائرة الإلكترونية في درجات حرارة منخفضة للغاية تبلغ حوالي -270 درجة مئوية، وهو أمر بالغ الأهمية لمعالجة الإشارات دون أي تأخير كبير. وقد وجد أيضًا أن الدائرة تولد حرارة أقل، وهو أمر ذو أهمية كبيرة للتشغيل في أجهزة التبريد.

يهدف البحث، الذي تم دمجه تحت اسم المشروع ARCTIC ("الأبحاث المتقدمة حول التقنيات المبردة للحوسبة المبتكرة")، إلى إنشاء سلسلة توريد أوروبية للضوئيات المبردة والإلكترونيات الدقيقة. يضم هذا المشروع حوالي 36 من أفضل معاهد الأبحاث الأوروبية ومرافق التصنيع الصناعية وشركاء التطبيق. ويعملون معًا على تطوير أنظمة دقيقة لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات قابلة للتطوير، والتي لها أهمية مركزية لصناعة الحوسبة الكمومية.

وجهات نظر للاتصال الكمي

إن التحكم السريع والدقيق في الفوتونات ليس له آثار على الحوسبة الكمومية فحسب، بل يفتح أيضًا آفاقًا واعدة للاتصالات الكمومية. تتيح هذه التقنية إمكانية تبادل المفاتيح دون الحاجة إلى النقر لتشفير المعلومات ذات الصلة بالأمان. على النقيض من طرق التشفير الخوارزمية، يعتمد أمان الاتصال الكمي على المبادئ الفيزيائية للتشابك الكمي ومبدأ التراكب. فراونهوفر آي أو إف ، التي تعمل مع شركاء من الصناعة والأعمال، على تطوير أسس أنظمة الاتصالات الكمومية وتقنيات الارتباط البصري.

ويلعب مشروع QuNET دورًا خاصًا هنا، والهدف منه هو استخدام الاتصالات الكمومية في الشبكات عالية الأمان. في المرحلة الأولى من المشروع، سيتم إجراء تجربة رئيسية، والتي تتضمن، من بين أمور أخرى، عرضًا تكنولوجيًا يتيح الاتصال الآمن بين مبنيين عبر رابط بصري حر الشعاع. يمكن لهذه التطورات أن تزيد بشكل كبير معايير الأمان في الاتصالات الحديثة.

لا يمثل التقدم في علم التبريد والاتصالات الكمومية علامة فارقة تقنية فحسب، بل يوضح أيضًا الإمكانيات الكامنة في الجيل القادم من المعالجات الكمومية وتطبيقات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات. سيكون التعاون بين المؤسسات البحثية والصناعة أمرًا حاسمًا لمواصلة تطوير هذه التقنيات وتطبيقها.