لقد تم إثبات ظاهرة “التشابك الكمي” في العديد من التجارب السابقة ، حيث يظل جسيمان من الضوء المتشابكين متصلين ، على الرغم من أنهما بعيدان جدًا. وقد شوهد السلوك التفاعلي لهذين الجسيمين من الضوء وقياسهما على مسافات أقصر بكثير.
زادت مسافات التفاعل هذه تدريجياً في التجارب في السنوات الأخيرة.
على سبيل المثال ، تمكن الباحث النمساوي أنطون زيلينجر وفريقه من زيادة هذا التشابك الكمي إلى 144 كيلومترًا ، والذي وصفه ألبرت أينشتاين بأنه “تأثير بعيد وهمي” ، حيث تظل الجسيمات متصلة ببعضها البعض حتى على مسافات بعيدة قبل بضع سنوات.
أرسلت الصين “قمرًا صناعيًا كموميًا” إلى مداره في 16 أغسطس 2016. كان الهدف هو قياس التشابك عن طريق زيادة المسافة.
أرسل العلماء الصينيون فوتونات متشابكة بالليزر إلى محطتي استقبال ، تفصل بينهما 1203 كيلومترات.
(توزيع التشابك عبر الأقمار الصناعية على مسافة 1200 كيلومتر ، العلم 16.6.2017) واكتشفوا تأثيرًا مشابهًا بين جزيئات الضوء.
علاوة على ذلك ، تم إرسال الفوتونات إلى الأرض من ارتفاع 500 كيلومتر ، وبحسب مواقع الأقمار الصناعية ، فقد تجاوزت 2000 كيلومتر إلى المحطات الأرضية.
تأسيس شبكة الإنترنت الكمومية
كل هذا ليس نتيجة تجربة فضولية فحسب ، بل هو أيضًا نتيجة مصالح ملموسة وراءها.
نظرًا لأن كل تغيير في حالة الفوتون المتشابك يؤثر على الآخر ، يمكن نقل المعلومات (استقطاب الجسيمات) عبر مسافات كبيرة بسرعة الضوء.
وهذا يجعل الطريقة “من المستحيل كسرها” ، مما يجعل أساس إمكانية الإنترنت الكمي ممكنًا.
يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية في المستقبل أن تتفاعل بهذه الطريقة أيضًا.
ولكن من أجل ذلك ، يجب أن تصبح الاتصالات الكمية عالمية أولاً.
تسمح التأثيرات التخريبية في الغلاف الجوي للأرض لعدد قليل جدًا من الفوتونات بالوصول إلى الهدف على مسافات طويلة في حالة التشابك. تحدث مشاكل مماثلة مع كابلات الألياف الزجاجية.
لذلك ، من المرغوب فيه الانتقال إلى الأقمار الصناعية في المستقبل.
في الواقع ، تكمل الفوتونات المتشابكة المنتجة في ساتل كمي جزءًا مهمًا من مسارها خارج الغلاف الجوي.
وهكذا تظل أزواج الفوتون والضوء متشابكة عند إرسالها إلى محطات أرضية تقع على بعد أكثر من 144 كيلومترًا.
هذه هي المرة الأولى التي يحقق فيها العلماء الصينيون ذلك.
تم تحقيق هذه الإنجازات غير العادية لـ Jian-Wei Pan وفريقه في مجال الاتصالات الكمومية في إطار مشروع Quess (تجارب الكم الصينية في مقياس الفضاء) ، مع تسمية القمر الصناعي على اسم الفيلسوف الصيني ميسيوس.
كان على الباحثين التغلب على بعض التحديات التقنية ، لا سيما السرعة العالية للقمر الصناعي.
لذلك ، يعتبر التورط الناجح للعلماء الصينيين من المدار في غضون بضعة أشهر اختراقًا تكنولوجيًا حقيقيًا.
كيف وجدته؟
توجد وحدة الإرسال الخاصة بالتجربة الكمية على القمر الصناعي. يتكون هذا المرسل من مرسل شعاع وليزر ينقل الشعاع من بلورة خاصة.
بهذه الطريقة ، يتم إنتاج فوتونات متشابكة بطول موجي يبلغ 5.9 مليون زوج و 810 نانومتر في الثانية.
يرتبط واحد من كل زوج من الفوتونات بحالة الاستقطاب. يتم إرسال حزم فوتونات الليزر المتشابكة إلى المحطة الأرضية من خلال أطباق التلسكوب الموضوعة على القمر الصناعي.
خلال التجارب ، كانت ثلاث محطات استقبال متاحة في الصين ، تقع على بعد 1203 كيلومترات.
فحص Jian-Wei Pan ما إذا كانت الفوتونات الواردة لا تزال متشابكة بالفعل ، أي ما إذا كان بإمكانها نقل المعلومات. في الواقع ، تم الحفاظ على تشابك الفوتونات المنبعثة من القمر الصناعي.
علاوة على ذلك ، على الرغم من إرسال الفوتونات إلى الأرض من ارتفاع 500 كيلومتر وتجاوز 2000 كيلومتر إلى المحطات الأرضية وفقًا لموقع الأقمار الصناعية ، كان الإرسال قويًا بما يكفي لقراءة المعلومات.
بالطبع لم يكن من السهل تحقيق هذه النتيجة.
نظرًا لأن موقع القمر الصناعي قد تحول من موقع المحطات على الأرض ، كان على وحدات الإرسال والاستقبال متابعة وموازنة هذه الحركة بأكبر قدر ممكن من الدقة.
بالإضافة إلى ذلك ، كان لا بد من التغلب على التحدي للتأكد من أن الأشعة الكونية لن تلحق الضرر بالأجهزة الحساسة على القمر الصناعي.
بفضل هذا الإرسال الناجح ، أصبح الاتصال الكمي بمساعدة الأقمار الصناعية ممكنًا لأول مرة ، وهو اختراق تكنولوجي مهم للغاية.
يقول بان إن التكنولوجيا بمساعدة الأقمار الصناعية التي طوروها فتحت طرقًا جديدة لكل من الاستخدام العملي للاتصالات الكمومية وتجارب البصريات الكمومية الأساسية واسعة النطاق.
لأنه مع هذا النوع من الشبكة الكمية المدارية الكواكب ، في المستقبل ، سيتم توفير اتصال مشفر عن طريق تبادل المفتاح الكمي بين المحطات الأرضية الواقعة على مسافة معينة من بعضها البعض.
