الأربعاء , سبتمبر 18 2019

كيوترت*: نقل آني معقد قد أُنجز لأول مرة – ترجمة** عدنان أحمد الحاجي

نجح باحثون علميون نمساويون وصينيون في النقل الآني teleporting لحالات كمومية ثلاثية الأبعاد لأول مرة.  قد يلعب النقل الآني عالي الأبعاد high-dimensional دورًا مهمًا في أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية.

نجح باحثون نمساويون وصينيون لأول مرة في نقل آني لحالات كمومية ثلاثية الأبعاد (صورة رمزية)

أثبت باحثون من أكاديمية العلوم النمساوية وجامعة ڤيينا بشكل تجريبي ما كان في السابق مجرد إحتمال نظري.  جنبا إلى جنب مع فيزيائيين كموميين من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية ، فقد نجحوا في النقل الآني لحالات كمومية عالية الأبعاد معقدة.  تقرير فريقا البحث الدولين نشرت في مجلة فيزيكال ريڤيو ليترز “Physical Review Letters”.

في دراستهم ، نقل الباحثون الحالة الكمومية لفوتون واحد (الفوتون هو جسيم ضوء) نقلاً آنياً إلى فوتون آخر بعيد.  في السابق ، لم يتم إرسال سوى حالات من مستويين (٢ بتة أو كيوبت كمومية “qubits” الكيوبت هي أصغر وحدة معلومات كمومية، راجع ١ للمزيد من المعلومات) ، أي معلومات ذات قيمة “صفر” أو “واحد”.  ومن جهة أخرى، نجح الباحثون في النقل الآني لحالة من ثلاثية المستوى ، وهي ما تسمى ب “qutrit*” في الفيزياء الكمومية ، بخلاف العلوم الكمبيوترية الكلاسيكية ، “صفر” و “١” ليسا “إما / أو” – بل كلاهما متزامنان ، أو أي شيء بينهما ، ممكن أيضًا.  وقد أظهر الآن الفريق النمساوي الصيني هذا الأمر عملياً مع إحتمالية ثالثة.

طريقة تجريبية جديدة

من المعروف منذ التسعينيات من القرن الماضي أن النقل الآني الكمومي متعدد الأبعاد ممكن من الناحية النظرية.  ولكن:، يجب علينا أولاً أن نصمم طريقة تجريبية لتنفيذ النقل الآني العالي الأبعاد ، وكذلك تطوير التكنولوجيا اللازمة لذلك” ، كما يقول مانويل إرهارد من معهد ڤيينا للبصريات الكمومية والمعلومات الكمومية في أكاديمية العلوم النمساوية.

تُشفر الحالة الكمومية المراد نقلها آنياً في المسارات الممكنة التي يمكن للفوتون إتخاذها.  يمكن للمرء أن يتصور هذه المسارات على أنها ثلاثة ألياف بصرية.  والأمر الأكثر إثارة للإهتمام هو أنه في الفيزياء الكمومية ، يمكن أن يوجد فوتون واحد في جميع الألياف الضوئية الثلاثة في نفس الوقت.  للنقل الآني لهذه الحالة الكمومية ثلاثية الأبعاد ، إستخدم الباحثون طريقة تجريبية جديدة.  جوهر النقل الكمومي هو ما يسمى بقياس بيل Bell (للتعريف، راجع ٢).  يعتمد النقل الآني على مُقسم الحزمة الضوئبة beam splitter متعدد المنافذ ، الذي يوجه الفوتونات عبر العديد من المدخلات والمخرجات ، ويربط جميع الألياف الضوئية معًا.  بالإضافة إلى ذلك ، إستخدم الباحثون فوتونات إحتياطية إضافية auxiliary – أُرسلت أيضًا إلى مقسم الحزمة الضوئية المتعدد ويمكن أن تتداخل مع الفوتونات الأخرى.

من خلال الإختيار الذكي لأنماط تداخل معينة ، يمكن النقل الآني (للمعلومات الكمومية) إلى فوتون آخر بعيدًا عن فوتون المدخل input ، من دون تفاعل فعلي بين الإثنين.  المفهوم التجريبي لا يقتصر على ثلاثة أبعاد ، ولكن يمكن من حيث المبدأ أن يُمد إلى أي عدد من الأبعاد ، كما يؤكد إيرهارد.

إستيعاب معلومات أعلى لأجهزة الكمبيوتر الكمومية

بهذا ، قام فريق البحث الدولي أيضًا بخطوة مهمة نحو التطبيقات العملية كالإنترنت الكمومي في المستقبل ، نظرًا لأن أنظمة الكم عالية الأبعاد يمكنها نقل كميات أكبر من المعلومات مما تنقله الكيوبتات.يمكن أن تساعد هذه النتيجة على توصيل أجهزة الكمبيوتر الكمومية بقدرات معلومات تتجاوز الكيوبتات qubits ، كما يقول أنتون زيلنجر ، باحث الفيزياء الكمومية في أكاديمية العلوم النمساوية وجامعة ڤيينا ، عن “الإمكانية المبتكرة للطريقة الجديدة”.

يرى الباحثون الصينيون المشاركون أيضًا فرصًا كبيرة في النقل الآني الكمومي متعدد الأبعاد. و يقول جيان وى بان Jian-Wei Pan من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين: “أساسيات أنظمة الشبكات الكمومية من الجيل التالي مبنية على أبحاثنا الأساسية اليوم”.  ألقى بان محاضرة مؤخراً في ڤيينا بدعوة من جامعة ڤيينا والأكاديمية.

في الأبحاث المستقبلية ، سوف يركز باحثو  الفيزياء الكمومية على كيفية تطبيق المعرفة المكتسبة حديثًا لتمكين النقل الآني للحالة الكمومية بأكملها لفوتون أو ذرة واحدة.

**راجعه المهندس علي الشيخ أحمد

تعريف ومصادر من خارج النص:
*الكيوتريت: وحدة من المعلومات الكمومية التي تتحقق من خلال نظام الكم وتتصف بتراكب ثلاث حالات كمومية متعامدة.
١-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/بت_كمومي
٢-يعد قياس بيل Bell مفهومًا مهمًا في علم المعلومات الكمومية: إنه قياس ميكانيكي كمومي مشترك لإثنين من البتات (كيوبتات) التي تحدد أي من حالات بيل الأربع التي توجد فيها ٢ كيوبت .ترجمناه من نص ورد على هذا العنوان:
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Bell_state

المصدر الرئيسي:

“Qutrit”: Complex quantum teleportation achieved for the first time

University of Vienna
https://medienportal.univie.ac.at/presse/aktuelle-pressemeldungen/detailansicht/artikel/qutrit-complex-quantum-teleportation-achieved-for-the-first-time/

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *