يأخذنا هذا التبديل خطوة مهمة أقرب إلى الإنترنت الكمي

(MirageC / Moment / Getty Images)

الجهود المبذولة لبناء إنترنت كمي فائق السرعة وآمنتتقدم بثبات، وقد اكتشف العلماء الآن كيف يمكن أن يعمل جزء مهم من تلك الشبكة: مفتاح متكامل يدير كيفية مرور البيانات بين المستخدمين.

يعالج المحول الذي تم إنشاؤه حديثًا أحد العوائق الرئيسية أمام إنشاء الإنترنت الكمي: الطريقة التي يتم بها تشويه المعلومات وفقدانها أثناء انتقالها. يتم نقل هذه المعلومات على شكل فوتونات تطلق من خلال شبكات الألياف البصرية ، ولكن في بعض الأحيان 'تضيع' على طول الطريق.

من خلال تعديل كمية البيانات التي تذهب إلى كل مستخدم من خلال نظام يختار ويعيد توجيه الأطوال الموجية للضوء الذي يحمل قنوات بيانات مختلفة ، يمكن للمفتاح القابل للبرمجة التعامل مع أعداد متزايدة من المستخدمين دون التسبب في خسارة إضافية للفوتون.

(نافين لينجاراجو / جامعة بوردو)

في الاعلى: يمكن أن يساعد المحول القابل للبرمجة في زيادة عدد المستخدمين في الشبكة الكمية دون زيادة فقدان الفوتون.

'نعرض طريقة للقيام بتوجيه الطول الموجي بقطعة واحدة فقط من المعدات - مفتاح انتقائي لطول الموجة - من حيث المبدأ ، لبناء شبكة من 12 إلى 20 مستخدمًا ، وربما أكثر' يقول المهندس أندرو وينر من جامعة بوردو ، إنديانا.

لقد تطلبت الأساليب السابقة التبادل المادي لعشرات المرشحات الضوئية الثابتة التي تم ضبطها وفقًا لأطوال موجية فردية ، مما جعل القدرة على ضبط الاتصالات بين المستخدمين غير قابلة للتطبيق عمليًا وفقدان الفوتون أكثر احتمالًا.

يزيل المفتاح الحاجة إلى إضافة هذه المرشحات في كل مرة يريد فيها شخص جديد تسجيل الدخول إلى الشبكة الكمية لأن المحول يعتني بتوجيه البيانات - مما يقلل من تكاليف التشغيل والصيانة بالإضافة إلى تحسين الكفاءة.

والأفضل من ذلك ، يمكن للمحول ضبط النطاق الترددي وفقًا لاحتياجات المستخدم الخاصة - بما يخدم المكافئ الكمي لشخص يقوم ببث فيديو بدقة 4K وشخص آخر فقط يتحقق من رسائل البريد الإلكتروني الخاصة به.

إذا أردنا بناء وتوسيع شبكات الكم في المستقبل ، فنحن بحاجة لمعرفة كيفية التوزيعتشابك، هذا المفهوم الأساسي لفيزياء الكم - الجسيمات التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض عبر مسافة.

عندما يتحدث الناس عن الإنترنت الكمي ، فهذه هي فكرة التوليد تشابك عن بعد بين محطتين مختلفتين ، مثل بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، يقول طالب الدراسات العليا في الهندسة نافين لينجاراجو ، أيضا من جامعة بوردو.

طريقتنا تغير معدل مشاركة الفوتونات المتشابكة بين مختلف المستخدمين. يمكن استخدام هذه الفوتونات المتشابكة كمورد لتشابك أجهزة الكمبيوتر الكمومية أو أجهزة الاستشعار الكمومية في المحطتين المختلفتين.

لا يزال هناك الكثير من العمل المتبقي لجعل هذا المفتاح جاهزًا لشبكة كمية فعلية - يبحث الباحثون الذين يقفون وراءها بالفعل في طرق لجعلها تعمل لمزيد من المستخدمين في وقت واحد - ولكنمثل العديد من التطوراتلقد رأينا مؤخرًا أن مثل هذه الدراسات تقربنا أكثر فأكثر من الهدف النهائي للتواصل الكمي.

الطبيعة الهشة للمعلومات الكمومية تعني ذلكأي شبكة كميةيحتاج إلى ضبط دقيق ومتوازن بدقة ، وقد ينتهي الأمر بالبحث الجديد ليكون جزءًا مهمًا من تحقيق ذلك.

من تقنيات الباحثين - مضاعفة تقسيم الطول الموجي الكثيف أو DWDM - يُستخدم بالفعل في أعمال الاتصالات لتعزيز عرض النطاق الترددي لشبكات الألياف الضوئية.

الفكرة هي أنه كلما زادت التقنيات التي يمكن أن تقترضها الإنترنت الكمومية من شبكاتنا الحالية ، سيكون من الأسهل تنفيذ المزيد في المستقبل.

لأول مرة ، نحاول أن نأخذ شيئًا ما مستوحى من مفاهيم الاتصالات الكلاسيكية هذه باستخدام معدات قابلة للمقارنة للإشارة إلى المزايا المحتملة للشبكات الكمية ، يقول وينر .

تم نشر البحث في بصريات .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.