من الملاحظ بأن الانترنت القققديم يعتمد علي الألياف ولذا فهو يحتاج مدها بين القارات لكي يمكن الإتصال في الانترنت الجديد وهو الكمي القائم علي الفوتونات فيمكن أن يكون هناك إنترنت عابر للقارات وفي حينها سيدار كل اعالم من إتصال فوتوني واحد
تم تتبعه لتغيير دوافعه لبناء مثل هذا الجهاز إلى درجة الدكتوراه التي حصل عليها عام 2008. مناقشة أطروحة في جامعة كالجاري. بعد أن وصف الفيزيائي الشاب المكسيكي المولد كيف شبك الذرات بالضوء ، سأل المنظر عما سيفعله بالإعداد. "في ذلك الوقت - عار علي - لم يكن لدي إجابة. بالنسبة لي ، كانت لعبة أستطيع أن ألعب بها ، "يتذكر فيغيروا. "قال لي:" مكرر الكم هو ما ستفعله به. "
بإلهام ، تابع ذلك من خلال تغير النظام في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمية قبل أن يهبط في ستوني بروك. قرر في وقت مبكر أن مكررات الكم التجارية يجب أن تعمل في درجة حرارة الغرفة - وهو استراحة من معظم التجارب المعملية الكمية ، والتي تُجرى في درجات حرارة شديدة البرودة لتقليل الاهتزازات الحرارية التي يمكن أن تزعج الحالات الكمومية الهشة.
يعتمد فيغيروا على بخار الروبيديوم لمكون واحد من مكرر ، الذاكرة الكمومية. ذرات الروبيديوم ، ابن عم ثقيل من الليثيوم والصوديوم الأكثر شيوعًا ، جذابة لأن حالاتها الكمومية الداخلية يمكن ضبطها والتحكم فيها بواسطة الضوء. في معمل فيغيروا ، تدخل الفوتونات المتشابكة من بلورة تقسيم التردد إلى خلايا بلاستيكية تحتوي على تريليون أو نحو ذلك من ذرات الروبيديوم لكل منها. هناك ، يتم ترميز معلومات كل فوتون على أنها تراكب بين الذرات ، حيث تدوم لجزء من الميلي ثانية - وهي جيدة جدًا لتجربة كمومية.
لا تزال الأمور مستمرة فقد ذهبوا ليغيروا تطور المرحلة الثانية من العلاج ثالثًا: استخدام دفعات من ضوء الليزر يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر لتصحيح الأخطاء والحفاظ على الحالات الكمومية للسحب. ثم ترسل نبضات ليزر إضافية فوتونات تحمل التشابك من الذكريات إلى أجهزة القياس لإشراك المستخدمين النهائيين.
يمكن لذرات الشوائب في الماس الصغير مثل تلك الموجودة في قلب هذه الشريحة تخزين المعلومات الكمومية ونقلها. QUTECH يبني لوكين مكررات كمية باستخدام وسط مختلف: ذرات السيليكون المغلفة بالماس. يمكن للفوتونات الواردة تعديل الدوران الكمومي لإلكترون السيليكون ، مما يخلق ذاكرة مستقرة محتملة ؛ في ورقة بحثية صادرة عن مجلة العلوم Nature لعام 2020 ، أبلغ فريقه عن التقاط وتخزين الحالات الكمية لأكثر من خمس ثانية ، وهي فترة أطول بكثير مما كانت عليه في ذاكرة الروبيديوم. على الرغم من أنه يجب تبريد الماس إلى جزء من درجة فوق الصفر المطلق ، يقول لوكين إن الثلاجات المطلوبة أصبحت بسرعة مضغوطة وفعالة. "في الوقت الحالي ، هذا أقل ما يقلقني."
في TU Delft ، تدفع وينر وزملاؤها نهج الألماس أيضًا ، ولكن باستخدام ذرات النيتروجين بدلاً من السيليكون. في الشهر الماضي في Science ، أبلغ الفريق عن تشابك ثلاثة ماسات في المختبر ، مما أدى إلى إنشاء شبكة كمية مصغرة. أولاً ، استخدم الباحثون الفوتونات لتشابك ماسين مختلفين ، أليس وبوب. عند بوب ، تم نقل التشابك من النيتروجين إلى دوران في نواة كربون: ذاكرة كمومية طويلة العمر. ثم تكررت عملية التشابك بين ذرة بوب للنيتروجين وواحدة في الماس الثالث ، تشارلي. بعد ذلك ، نقل قياس مشترك على ذرة بوب من النيتروجين ونواة الكربون التشابك إلى الساق الثالثة ، أليس إلى تشارلي.
على الرغم من أن المسافات كانت أقصر بكثير وأن الكفاءة أقل مما تتطلبه شبكات الكم في العالم الحقيقي ، فإن التبادل القابل للتحكم للتشابك أظهر "مبدأ عمل مكرر الكم" ، كما يقول عالم الفيزياء في TU Delft رونالد هانسون ، الذي قاد التجربة. إنه "شيء لم يتم القيام به من قبل".
أظهر فريق بان أيضًا مكررًا جزئيًا ، حيث تعمل السحب الذرية كذاكرة كمومية. لكن في دراسة نُشرت في عام 2019 في مجلة Nature Photonics ، أظهر فريقه نموذجًا أوليًا مبكرًا لمخطط مختلف جذريًا: إرسال مثل هذه الأعداد الكبيرة من الفوتونات المتشابكة عبر الألياف المتوازية التي قد تنجو واحدة على الأقل من الرحلة. على الرغم من احتمال تجنب الحاجة إلى أجهزة إعادة الإرسال ، إلا أن الشبكة تتطلب القدرة على تشابك ما لا يقل عن عدة مئات من الفوتونات ، كما يقول بان ؛ سجله الحالي هو استخدام الأقمار الصناعية لتوليد التشابك ، وهي تقنية أخرى يطورها بان ، يمكن أن تقلل أيضًا من الحاجة إلى مكررات لأن الفوتونات يمكنها البقاء على قيد الحياة في الرحلات الطويلة عبر الفضاء أكثر من الألياف.
يتفق معظم الخبراء على أن مكرر الكم الحقيقي يبقى على بعد سنوات ، وقد يستخدم في النهاية تقنيات شائعة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية اليوم ، مثل الموصلات الفائقة أو الأيونات المحاصرة ، بدلاً من الماس أو السحب الذرية. سيحتاج مثل هذا الجهاز إلى التقاط كل فوتون يضربه تقريبًا وسيتطلب على الأرجح أجهزة كمبيوتر كمية لا تقل عن بضع مئات من الكيوبتات لتصحيح الإشارات ومعالجتها. بطريقة يين ويانغ ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الأفضل أن تعزز الإنترنت الكمي - والذي بدوره يمكن أن يشحن الحوسبة الكمومية.
بينما يعمل الفيزيائيون على تحسين أجهزة إعادة الإرسال ، فإنهم يتسابقون لربط المواقع داخل مناطق حضرية واحدة ، والتي لا تحتاج إلى مكررين. في دراسة نُشرت على موقع arXiv في فبراير ، أرسل فيغيروا فوتونات من ذكريات سحابة ذرية في مختبره عبر 79 كيلومترًا من الألياف التجارية إلى مختبر Brookhaven الوطني ، حيث تم دمج الفوتونات - وهي خطوة نحو التشابك من طرف إلى طرف من النوع. أظهرته مجموعة TU Delft. بحلول العام المقبل ، يخطط لنشر اثنتين من ذكرياته الكمية - مضغوطة بحجم ثلاجة صغيرة - في منتصف الطريق بين جامعته ومكتب شركته الناشئة ، Qunnect في مدينة نيويورك ، لمعرفة ما إذا كانت تعزز احتمالات بقاء الفوتونات على قيد الحياة رحلة.
يتم أيضًا بناء شبكات الكم الجنينية في مناطق بوسطن ولوس أنجلوس وواشنطن العاصمة ، وستقوم شبكتان بربط مختبر أرجون الوطني ومختبر Fermi National Accelerator Laboratory في إلينوي بالعديد من جامعات منطقة شيكاغو. يأمل باحثو TU Delft أن يوسعوا قريبًا تشابكهم القياسي الطويل في منشأة اتصالات تجارية في لاهاي بهولندا ، والشبكات الوليدة الأخرى التي تنمو في أوروبا وآسيا.
الهدف النهائي هو استخدام أجهزة إعادة الإرسال لربط هذه الشبكات الصغيرة بإنترنت عابر للقارات. لكن أولاً ، يواجه الباحثون المزيد من التحديات العادية ، بما في ذلك بناء مصادر وكاشفات فوتونية أفضل ، وتقليل الخسائر في توصيلات الألياف ، وتحويل الفوتونات بكفاءة بين التردد الأصلي لنظام كمي معين - على سبيل المثال ، سحابة ذرية أو ماس - وأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء التي ألياف الاتصالات. يقول زيمرمان: "إن مشاكل العالم الحقيقي قد تكون في الواقع أكبر من ضعف الألياف".
يشك البعض في أن التكنولوجيا سوف ترقى إلى مستوى الضجيج. التشابك "هو نوع خاص للغاية من الممتلكات يقول كورت جاكوبس ، الفيزيائي في مختبر أبحاث الجيش. "إنه لا يصلح بالضرورة لجميع أنواع التطبيقات." بالنسبة لمزامنة الساعة ، على سبيل المثال ، تقيس الميزة على الطرق التقليدية فقط كجذر تربيعي لعدد الأجهزة المتشابكة. يتطلب مكسب ثلاثي الأبعاد ربط تسع ساعات - والتي قد تكون مشكلة أكثر مما تستحق. يقول جاكوبس: "سيكون من الصعب دائمًا أن يكون لديك شبكة كمومية وظيفية أكثر من الشبكة التقليدية".
لمثل هذه الشكوك ، قال ديفيد أوشالوم ، الفيزيائي بجامعة شيكاغو والذي يقود إحدى شبكات الغرب الأوسط ، "نحن على مستوى الترانزستور في تكنولوجيا الكم." استغرق الأمر بضع سنوات بعد اختراع الترانزستور في عام 1947 قبل أن تجد الشركات استخدامات له في أجهزة الراديو والمعينات السمعية وغيرها من الأجهزة. أصبحت الترانزستورات الآن محفورة بالمليارات في رقائق في كل كمبيوتر جديد ، وهاتف ذكي ، وسيارة.
قد تنظر الأجيال القادمة إلى هذه اللحظة بالطريقة التي ننظر بها بحنين إلى ARPANET ، وهي نسخة وليدة نقية من الإنترنت ، وإمكاناتها الهائلة التي لم يتم التعرف عليها وتسويقها بعد. يقول أوشالوم: "يمكنك التأكد من أننا لم نفكر بعد في بعض أهم الأشياء التي ستفعلها هذه التكنولوجيا". "سوف يتطلب الأمر غطرسة غير عادية للاعتقاد بأنك فعلت ذلك."
Post A Comment: