النقل الآني الكمي: حقائق وأساطيرالباب: علوم وتكنولوجيا

نشر بتاريخ: 2022-05-30 06:32:35

فكر - المحرر الثقافي

أ.د. أحمد بانافع

خبير الذكاء الاصطناعي، إنترنت الأشياء، Blockchain،

ومؤلف كتاب: Blockchain Technology and Applications

 

النقل الآني الكمي هو تقنية لنقل المعلومات الكمومية من مرسل في مكان ما إلى جهاز استقبال على بعد مسافة ما. بينما يتم تصوير النقل الآني في الخيال العلمي كوسيلة لنقل الأشياء المادية من موقع إلى آخر، فإن النقل الآني الكمي ينقل المعلومات الكمومية فقط.

لأول مرة، حقق فريق من العلماء والباحثين "نقل تخاطر كمي" مستدام وعالي الدقة - النقل الفوري لـ "الكيوبتات" (بتات الكم) الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية. نجح الفريق التعاوني، الذي يضم مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا، في إثبات نقل آني طويل المدى للكيوبتات من الفوتونات (كمات الضوء) بدقة أكبر من 90٪. تم نقل الكيوبتات عن بعد لمسافة 44 كيلومترًا (27 ميلًا) عبر شبكة ألياف ضوئية باستخدام أحدث أجهزة الكشف عن الفوتون الفردي والمعدات الجاهزة.

نقطة مهمة يجب مراعاتها هي النقل الآني الكمي وهو نقل الحالات الكمومية من موقع إلى آخر باستخدام التشابك الكمي، حيث يرتبط الجسيمان في مواقع منفصلة بقوة غير مرئية، يشار إليها باسم "الفعل المخيف عن بعد" بواسطة ألبرت أينشتاين. بغض النظر عن المسافة، يمكن تمرير المعلومات المشفرة التي يتشاركها زوج الجسيمات "المتشابك" بينهما. ملاحظة مثيرة للاهتمام هي أن المرسل لا يعرف موقع المستلم ولا الحالة الكمية التي سيتم نقلها.

من خلال مشاركة وحدات الكيوبت الكمومية، وهي الوحدات الأساسية للحوسبة الكمومية، يأمل الباحثون في إنشاء شبكات من أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يمكنها مشاركة المعلومات بسرعات فائقة. ولكن ثبت أن الحفاظ على تدفق هذه المعلومات مستقرًا على مسافات طويلة أمر صعب للغاية بسبب التغيرات في البيئة بما في ذلك الضوضاء. يأمل الباحثون الآن في توسيع نطاق مثل هذا النظام، باستخدام كل من التشابك لإرسال المعلومات والذاكرة الكمية لتخزينها أيضًا.

على نفس الجبهة، طور العلماء أبحاثهم في مجال التكنولوجيا الكمومية من خلال تطوير شريحة يمكن توسيع نطاقها واستخدامها لبناء جهاز محاكاة الكم في المستقبل باستخدام رقاقة نانوية تسمح لهم بإنتاج عدد كافٍ من الفوتونات المستقرة المشفرة بالمعلومات الكمية لتوسيع نطاقها. التكنولوجيا. الرقاقة، التي يقال إنها أقل من عُشر سمك شعرة الإنسان، قد تمكن العلماء من تحقيق "تفوق كمي'' - حيث يمكن لجهاز كمي حل مهمة حسابية معينة أسرع من أقوى كمبيوتر عملاق في العالم.

التشابك الكمي

تحتفظ جسيمات التشابك الكمومي التي تفاعلت في مرحلة ما بنوع من الاتصال ويمكن أن تتشابك مع بعضها البعض في أزواج، في عملية تُعرف باسم الارتباط. إن معرفة حالة الدوران لجسيم واحد متشابك - لأعلى أو لأسفل - تسمح للشخص بمعرفة أن دوران رفيقه في الاتجاه المعاكس. يسمح التشابك الكمي للكيوبتات المفصولة بمسافات لا تصدق بالتفاعل مع بعضها البعض على الفور (لا يقتصر على سرعة الضوء). بغض النظر عن المسافة بين الجسيمات المترابطة، فإنها ستبقى متشابكة طالما أنها معزولة.

النقل الآني الكمي: تمهيد الطريق لإنترنت الكم

في يوليو 2020، كشفت وزارة الطاقة الأمريكية عن مخطط لأول إنترنت كمي، يربط العديد من مختبراتها الوطنية في جميع أنحاء البلاد. سيكون الإنترنت الكمي قادرًا على نقل كميات كبيرة من البيانات عبر مسافات هائلة بمعدل يتجاوز سرعة الضوء. يمكنك تخيل جميع التطبيقات التي يمكن أن تستفيد من هذه السرعة.

يتم ترميز بيانات الكمبيوتر التقليدية إما بالأصفار أو الآحاد. تُركب المعلومات الكمومية في كل من الأصفار والآحاد في وقت واحد. سيحتاج الأكاديميون والباحثون ومحترفو تكنولوجيا المعلومات إلى إنشاء أجهزة للبنية التحتية للإنترنت الكمي بما في ذلك: أجهزة التوجيه الكمومية، والمكررات الكمومية، والبوابات الكمومية، والمحاور الكمية، وأدوات الكم الأخرى. ستولد صناعة جديدة بالكامل على أساس فكرة وجود الإنترنت الكمي بالتوازي مع النظام البيئي الحالي للشركات التي لدينا في الإنترنت العادي.

"الإنترنت التقليدي"، كما يطلق عليه أحيانًا الإنترنت العادي، سيظل موجودًا. من المتوقع أن تعتمد المؤسسات الكبيرة على الإنترنت الكمي لحماية البيانات، لكن المستهلكين الأفراد سيستمرون في استخدام الإنترنت الكلاسيكي.

يتوقع الخبراء أن القطاع المالي سيستفيد من الإنترنت الكمي عندما يتعلق الأمر بتأمين المعاملات عبر الإنترنت. ومن المتوقع أيضًا أن تشهد قطاعات الرعاية الصحية والقطاع العام فوائد. بالإضافة إلى توفير تجربة إنترنت أسرع وأكثر أمانًا، ستعمل الحوسبة الكمية على وضع المؤسسات بشكل أفضل لحل المشكلات المعقدة، مثل إدارة سلسلة التوريد. علاوة على ذلك، سيعجل تبادل كميات هائلة من البيانات، وتنفيذ تجارب استشعار على نطاق واسع في علم الفلك واكتشاف المواد وعلوم الحياة.

 

 

المصدر: bbvaopenmind


عدد القراء: 701

اقرأ لهذا الكاتب أيضا

اكتب تعليقك

شروط التعليق: عدم الإساءة للكاتب أو للأشخاص أو للمقدسات أو مهاجمة الأديان أو الذات الالهية. والابتعاد عن التحريض الطائفي والعنصري والشتائم.
-