تكنولوجيا

أول شبكة كمومية متعددة العقد تمهد الطريق للإنترنت الكمي

أنشأ باحثون في هولندا شبكة قائمة على التشابك بين ثلاثة معالجات كمومية لأول مرة.

تم ربط ثلاث عقد يمكنها تخزين البتات الكمومية ومعالجتها لإنشاء أول شبكة كمومية بدائية في العالم.

نجح باحثون في هولندا في توصيل ثلاثة معالجات كمومية منفصلة في ما يُعد أول شبكة كمومية متعددة العقد في العالم. يمهد هذا الطريق لإنترنت كمي واسع النطاق كانت الحكومات والعلماء يحلمون به منذ عقود.

نشر QuTech ، وهو معهد أبحاث كمي مقره في دلفت ، عملاً جديدًا تم فيه ربط ثلاث عقد يمكنها تخزين ومعالجة البتات الكمية (وتسمى أيضًا الكيوبتات). هذه ، وفقًا لباحثي QuTech ، هي أول شبكة كمومية بدائية في العالم.

سيكون نذيرًا لوسيلة حسابية جديدة تمامًا ، تسخر قوى الجسيمات دون الذرية لمحو حواجز الوقت في حل مشاكل لا حصر لها.

لا يعد توصيل الأجهزة الكمومية أمرًا جديدًا بأي حال من الأحوال: يعمل العديد من الباحثين حول العالم حاليًا على شبكات مماثلة ، لكنهم نجحوا حتى الآن فقط في ربط اثنين من المعالجات الكمومية. لذلك ، يعد إنشاء اتصال متعدد العقد خطوة أساسية نحو توسيع حجم الشبكة بشكل كبير.

إن الدافع وراء الكثير من الجهود البحثية هو الهدف من إنشاء إنترنت كمي يمكن أن يمتد يومًا ما عبر سطح الكوكب. ستستغل الإنترنت الكمومية القوانين الغريبة لميكانيكا الكم للسماح للأجهزة الكمومية بالتواصل مع بعضها البعض ، ومن المتوقع أن تفتح مجموعة من التطبيقات التي لا يمكن تشغيلها بالوسائل الكلاسيكية الحالية.

على سبيل المثال ، يمكن للإنترنت الكمي أن يربط أجهزة كمومية صغيرة معًا لإنشاء مجموعة كمومية كبيرة تتمتع بقوة حوسبة أكبر من أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكلاسيكية الأكثر تطورًا.

قال ماتيو بومبيلي ، عضو في فريق البحث في QuTech: “الإنترنت الكمي سيفتح مجموعة من التطبيقات الجديدة ، من الاتصالات غير القابلة للاختراق والحوسبة السحابية مع خصوصية المستخدم الكاملة إلى ضبط الوقت بدقة عالية”. “وكما هو الحال مع الإنترنت قبل 40 عامًا ، ربما يكون هناك العديد من التطبيقات التي لا يمكننا توقعها في الوقت الحالي.”

إحدى الخصائص الكمومية الرئيسية التي تدعم الإنترنت الكمومي هي التشابك – وهي ظاهرة تحدث عندما يقترن جسيمان كميان بطريقة تجعلهما مترابطين بشكل أساسي ، بغض النظر عن بُعدهما المادي عن بعضهما البعض.

عندما يتشابك جسيمان كميان ، تصبح خصائصهما مرتبطة ، مما يعني أن أي تغيير في أحد الجسيمات سينعكس حتمًا على الآخر. في الاتصالات الكمومية ، هذا يعني أنه يمكن للعلماء استخدام الجسيمات المتشابكة بشكل فعال لنقل المعلومات من واحد كيوبت إلى زوجها المقترن ، حتى لو كان الاثنان في أجهزة كمومية منفصلة.

ومع ذلك ، لكي يصمد النظام ، يجب إنشاء التشابك والحفاظ عليه في المقام الأول. في العقد الماضي ، تم تحقيق ذلك من خلال العديد من المجموعات البحثية ، عادةً عن طريق إنشاء رابط مادي بين جهازين كميين. من خلال هذا الرابط ، غالبًا من الألياف الضوئية ، يمكن إنشاء الكيوبتات وتشابكها ثم توزيعها بين جهازين كميين منفصلين.

لكن العقدتين بالكاد تكفيان لإنشاء شبكة واسعة النطاق ؛ وفي كبل الألياف الضوئية ، على سبيل المثال ، لا يمكن الحفاظ على التشابك بعد حوالي 100 كيلومتر ، مما يعني أن الشبكات الكمية التي تم إنشاؤها حتى الآن كانت محدودة بالمسافة القصيرة التي يمكن أن تغطيها.

هذا هو السبب في قيام فريق البحث في QuTech بتطوير نظام يعتمد على العقد الوسيطة ، على غرار أجهزة التوجيه في الإنترنت الكلاسيكي ، والتي يمكن أن تحافظ على التشابك عبر مسافات أكبر.

بوب وأليس وتشارلي
يبدو أن الهندسة المعمارية التي كشفها العلماء واضحة ومباشرة. العقدة الوسطى ، المسماة بوب ، لها اتصال مادي بعقدتين خارجيتين ، تسمى أليس وتشارلي. هذا يعني أنه يمكن إنشاء التشابك بين بوب وكل من العقد الخارجية.

تم تجهيز Bob بـ 2 كيوبت ، أحدهما عبارة عن ذاكرة كيوبت تسمح للجهاز بتخزين ارتباط كمي ثابت ، على سبيل المثال مع أليس ، أثناء إنشاء رابط جديد مع العقدة الأخرى بفضل اتصاله qubit – في هذا السيناريو ، مع تشارلي.

المصدر

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى