يُظهر بحث جديد أن اتصالات النقاط الكمومية تتوسع عبر مسافات بعيدة ، مما يشير إلى حدوث تطورات لمستقبل الإنترنت الكمومي

مع تقدم الحوسبة الكمومية ، يبحث العديد من الخبراء في صناعة الكم عندما أ الإنترنت الكم (شبكة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية وتقنيات الكم تتواصل جميعها مع بعضها البعض). لا يُفترض الإنترنت الكمي لإرسال الإشارات بمعدلات أسرع فحسب ، بل يمكنه أيضًا إرسالها بشكل أكثر أمانًا. وفقًا لعام 2021 الطبيعة الورقة البحثية: "ستنقل الإنترنت الكمومية المعلومات الكمية من عقدة إلى أخرى عبر مسافات طويلة ، بناءً على بروتوكول يسمى النقل الآني الكمي. تحريك تخاطر ليس مفيدًا فقط في تمديد مسافات الاتصال الكمي ولكنه ضروري أيضًا للحساب الكمي الموزع ". من الصعب التنبؤ بالوقت الذي ستدخل فيه البنية التحتية من الجيل التالي حيز التنفيذ (حيث ستبدأ على الأرجح بمسافات أقصر مدى) ، لكن الباحثين يبحثون في أجهزة وطرق مختلفة لتقريب هذه الشبكة من النضج. كان فريق من الباحثين على وجه الخصوص يدرس النقاط الكمومية لأشباه الموصلات ، وهي أجهزة نانوية لا يتجاوز عرضها بضعة أمتار ويمكن استخدامها لإصدار فوتونات لتبادل المعلومات. في ورقة جديدة نشرت في الضوئيات المتقدمة, تمكن هؤلاء الباحثون من تحقيق تداخل بين نقطتين كميتين مرتبطتين بـ الألياف البصرية، اقتراح هيكل ناجح لإنترنت كمي في المستقبل.

ما هي النقاط الكمومية؟

غالبًا ما تسمى النقاط الكمية (QDs) "ذرات اصطناعية، "لأنها تتصرف بشكل مشابه للذرات على نطاق أوسع بكثير. تميل إلى أن تكون مصنوعة من النانو بلورات يمكنها نقل الإلكترونات. عادة ما تكون النقاط الكمومية لأشباه الموصلات مصنوعة من بلورات أشباه الموصلات (مثل السيليكون) ويمكن أن تكون جزءًا من منصة على الرقاقة. يمكن أن تتفاعل هذه QDs أيضًا مع الكيوبتات الدوارة ، مما يجعلها أداة جذابة لتطوير الإنترنت الكمي.

عندما يتعلق الأمر بالاتصالات الكمومية ، تاريخياً ، فإن النقاط الكمومية لها نطاق محدود من المسافات حيث يمكنها التواصل مع بعضها البعض. ويرجع ذلك إلى التداخل الكمي ، حيث "لا يمكن للجسيمات الأولية أن تتواجد في أكثر من مكان في أي وقت (من خلال التراكب) فحسب ، بل يمكن للجسيم الفردي ، مثل الفوتون (جسيمات الضوء) أن يعبر مساره ويتداخل مع اتجاه مسارها "، أوضح عام 2011 تك تارجر المادة. بسبب هذا التداخل الضوئي ، فإن المسافة بين النقاط محدودة نوعًا ما ، حيث لا يمكن أن تكون المسافة في الماضي سوى بضعة أمتار بين QDs حتى يعمل الاتصال.

توسيع نظام النقاط الكمومية

في تجربة جديدة ، نظر فريق دولي من الباحثين في توسيع المسافة بين النقاط الكمومية مع الحفاظ على هذا التداخل. مثل الدكتور تشاو يانغ لوأوضح أستاذ الفيزياء بجامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين: "الإعداد التجريبي عبارة عن ذرتين صناعيتين مستقلتين (تتكونان من نقطتين كميتين من أشباه الموصلات) كعقدتين لشبكة الكم. يصدر كل منها فوتونًا واحدًا ، والذي بعد انتقاله من خلاله 300 كم من الألياف الضوئية ، يتم تداخلها مع بعضها البعض على جهاز تقسيم الحزمة. نظرًا لأن الفوتونين الفرديين متطابقان حقًا مع بعضهما البعض ، فقد شكل التداخل انخفاضًا ، أي أن الفوتونين يخرجان أيضًا على نفس الخرج ". بسبب هذا الإعداد ، تمكن الباحثون من إظهار أن هذا التداخل ، على الرغم من هشاشته ، لا يزال سليماً على مسافة أكبر. وأضاف الدكتور لو: "لقد قفز عملنا من التجارب الكمية السابقة المستندة إلى QD على مقياس من كيلومتر واحد إلى 1 كيلومتر تقريبًا ، وهو أمر أكبر بمرتين ، وهذا يفتح آفاقًا مثيرة لشبكات كمية الحالة الصلبة".

إنشاء شبكات الإنترنت ذات النقاط الكمومية

بسبب هذا التوسع في المسافة ، يأمل الدكتور لو وفريقه أن يساعد ذلك الباحثين الآخرين في النظر في استخدام هذه النقاط الكمومية لإنشاء إنترنت كمي في المستقبل. في حين أن هذه النقاط تبشر بالخير لهذه الشبكة المستقبلية ، فإنها تقدم أيضًا العديد من المزايا الأخرى ، بما في ذلك "توزيع المفتاح الكمي عالي المعدل ، والنقل الآني الكمي لمسافات طويلة ، وتوزيع التشابك متعدد الفوتونات عبر الشبكات ، والحساب الكمي على نطاق متوسط" ، أوضح الطبيعة ورق. بفضل هذا التقدم ، قد تحمل النقاط الكمومية شبه الموصلة مفاتيح العديد من التطورات المختلفة في الحوسبة الكمومية ، وفي الوقت المناسب قد نرى المزيد من الإنجازات بفضل هذه التكنولوجيا.

كينا هيوز-كاسلبيري هي كاتبة في Inside Quantum Technology و Science Communicator في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر و NIST). تشمل إيقاعات كتابتها التكنولوجيا العميقة ، والميتافيرس ، والتكنولوجيا الكمومية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/new-research-shows-quantum-dots-connections-expanding-over-farther-distances-suggesting-advancements-for-the-future-of-the-quantum-internet/