علماء يحققون تقدمًا جديدًا في الاتصالات الكمومية ضمن الألياف البصرية

أُجري بحث جديد في جامعتي ويتووترسراند Witwatersrand الجنوب أفريقية
وهوازانج Huazhang الصينية، وكانت نتائجه مثيرة بالنسبة لنقل البيانات
الآمن عبر شبكات الألياف البصرية، حيث برهن الفريق على إمكانية إرسال عدة
أنماط كمومية من الأضواء المتشابكة عبر وصلة ألياف تقليدية والتي بشكل
متناقض تدعم نمطًا واحدًا فقط، وتُعد هذه النتائج مقاربة جديدة لإطلاق
شبكة كمومية مستقبلية.أُجري بحث جديد في جامعتي ويتووترسراند
Witwatersrand الجنوب أفريقية وهوازانج Huazhang الصينية، وكانت نتائجه
مثيرة بالنسبة لنقل البيانات الآمن عبر شبكات الألياف البصرية، حيث برهن
الفريق على إمكانية إرسال عدة أنماط كمومية من الأضواء المتشابكة عبر
وصلة ألياف تقليدية والتي بشكل متناقض تدعم نمطًا واحدًا فقط، وتُعد هذه
النتائج مقاربة جديدة لإطلاق شبكة كمومية مستقبلية.

تمكن الفريق من إنجاز هذه الحيلة الكمومية من خلال هندسة تشابك بين
درجتين من خصائص الضوء هما الاستقطاب والنمط، مُمررين الفوتون المستقطب
ضمن الليف وواصلين إلى الأنماط المتعددة بالفوتون الآخر، فعلى الرغم من
سرعة أنظمة الاتصالات الحالية إلّا أنّها ليست آمنة بالمقام الأول،
ولجعلها أكثر أماناً استخدم الباحثون قوانين الطبيعة للترميز مستغلين
الخصائص المذهلة للعالم الكمومي، كما في حالة استخدام توزيع المفتاح
الكمومي QKD للاتصالات الآمنة.

يستخدم في التعمية الكمومية QKD بتات كمومية Qubits وهي حالات كمومية
ثنائية الأبعاد ذات سعة معلومات محدودة لكن من السهل تحقيقها عبر وصلات
الألياف، وذلك باستخدام الاستقطاب كدرجة من الحريّة للترميز، كما أنّ
الأنماط الفراغية من الضوء تشكل درجة أخرى من الحريّة يُستفاد منها في
الترميز عالي الأبعاد، وهناك العديد من الأنماط المتاحة لكنّها تتطلب
كابلات ألياف بصرية مخصصة وبالتالي غير مناسبة للشبكات الحالية.

وجد الفريق في العمل الحالي طريقة جديدة لموازنة هذين الحدين عن طريق دمج
بتات الاستقطاب الكمومية مع الأنماط الفراغية عالية الأبعاد لإنشاء حالات
كمومية هجينة متعددة الأبعاد، حيث تجلت الحيلة بشبك أحد الفوتونات في
الاستقطاب وشبك الفوتون الآخر في النمط، وذلك لتشكيل ضوء حلزوني متشابك
بدرجتين من الحريّة، وقد تمكن الفريق من نقل حالات تشابك متعددة الأبعاد
لأكثر من 250 متر في ليف وحيد النمط SMF، مُظهرين أن عدد لا نهائي من
الفراغات الفرعية ثنائية الأبعاد أمر ممكن التحقيق.