تمكن علماء صينيون للتو من نقل جسيم إلى مدار الأرض كمومياً

في زمن ليس ببعيد، أوائل التسعينيات، تكهن العلماء أن النقل البعدي باستخدام فيزياء الكم يمكن أن يكون ممكناً. ومنذ ذلك الحين أصبحت العملية عملية قياسية في مختبرات البصريات الكمومية في جميع أنحاء العالم.

و في العام الماضي فقط، أجرى فريقان أول نقل كمي في العالم خارج المختبر.

الآن، قام باحثون صينيون بالمضي قدماً في خطوة عملاقة في الأمر بنجاحهم في نقل فوتون من الأرض إلى قمر صناعي يبعد بحوالي 311 ميلا ً(500 كيلومتر).

القمر الصناعي (ميسيوس)، هو جهاز مستقبل حساس للغاية للضوء قادر على الكشف عن الحالات الكمومية للفوتونات المنفردة التي تطلق من الأرض. تم إطلاق ميسيوس للسماح للعلماء باختبار مختلف اللبنات التكنولوجية الفذة في الكم بما في ذلك التشابك، التشفير، والنقل الفضائي.

تم الإعلان عن هذا الإنجاز باعتباره واحد من النتائج الأولى لهذه التجارب. ولم تقم المجموعة بنقل الجسيم من الأرض إلى المدار فحسب، بل أنشأت أيضا أول شبكة كمومية رابطة بين الأقمار الصناعية و الأرض مباشرةً مما أدى إلى تحطيم الرقم القياسي لأطول مسافة يقاس فيها التشابك الكمي.

قال الفريق الصيني في مقابلة مع معهد (تكنولوجيا المعلومات ميت تيشنولوغي ريفيو) : «تم التعرف على النقل البعدي لمسافات طويلة كعنصر أساسي في بروتوكولات مثل الشبكات الكمومية الكبيرة والحسابات الكمية الموزعة وكانت التجارب السابقة على النقل عن بعد بين المواقع البعيدة محدودة على مسافة 100 كيلومتر، بسبب فقدان الفوتون في الألياف البصرية أو القنوات الفضائية الفضائية الأرضية».

تعريف النقل البعدي ما الذي يدور بعقلك عندما تسمع بالنقل البعدي؟ قد يستحضر دماغك صور سكوتي التي تبث طاقم المؤسسة في “ستار تريك”، ولكنها في الواقع عملية مختلفة تماماً عن أفلام الخيال العلمي.

يعتمد النقل الكمي الكمي على التشابك الكمومي وهي حالة تشارك فيها مجموعة واحدة من الأجسام الكمومية (مثل الفوتونات) في نفس اللحظة وفي نفس النقطة من الفضاء. نفس الحدث الوجودي. وتستمر هذه الحالة الوجود المشتركة حتى عندما يتم فصل الفوتونات بمعنى أن القياس على واحد يؤثر تأثيرا مباشرا على حالة الطرف الآخر، بغض النظر عن المسافة بينهما والذي سماه أينشتاين بالتأثير الشبحي.

يمكن استخدام هذا الرابط لنقل المعلومات الكمومية عن طريق تحميل المعلومات المرتبطة بفوتون على وصلة متشابكة مع فوتون آخر. هذا الفوتون الثاني تكون لديه ما يشبه هوية الفوتون الأول. بهذا المبدأ، أنشأ الفريق الصيني أزواجا متشابكة من الفوتونات على الأرض ثم نقل أحد هذه الفوتونات على القمر الصناعي وأبقي الفوتون الآخر على الأرض. وأخيراً قيس الفوتونات الموجودة على الأرض وفي المدار للتأكد من حدوث تشابك كمي بينهما.

و الجدير بالذكر أن هناك بعض القيود على هذه التكنولوجية. أي نقل أشياء كبيرة. وبالنسبة لمسافات النقل من الناحية النظرية، ليس هناك أيضا مسافة نقل قصوى، ولكن التشابك هش بالتكنولوجيا الحالية، ويمكن بسهولة كسر الروابط. وعلى الرغم من هذه الحدود، فإن هذا البحث يمهد الطريق لدراسات أكثر طموحاً عن النقل البعدي الكمومي. يقول الفريق: « إن هذا العمل يرسي أول شبكة تواصل كمومية أرضية-مدارية من أجل النقل الكمي المؤمن والمسافات الطويلة جدا، وهي خطوة أساسية نحو الإنترنت الكمي على نطاق عالمي ».

المصادر: 1