قام باحثون من معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكمومية في جامعة فيينا ومن جامعة برشلونة المستقلة بالوصول إلى نقطة علّام جديدة في الفيزياء الكمومية: حيث استطاعوا شبك ثلاث جزيئات من الضوء (فوتونات) بخاصية كمومية عالية الأبعاد مرتبطة بإلتفاف (إلتواء) بنية جبهة (مقدمة) موجتهم. وتظهر نتائج تجربتهم في مجلة “ضوئيات الطبيعة”.
التشابك هو خاصة معقدة لا بديهية للفيزياء الكمومية، حيث أنها حيّرت العلماء والفلاسفة على حد سواء لفترات طويلة. تبدو الكمّات المتشابكة من الضوء بأنها تُنتج تأثيرًا معيّنًا على بعضها البعض، وذلك بغض النظر عن المسافة التي تفصل بين تلك الكمّات. لنأخذ بعين الاعتبار مجازيًا وعلى سبيل المثال راقصًا كموميًا على الجليد، والذي لديه القدرة الخارقة للطبيعة المتمثلة بالدوران مع عقارب الساعة وبعكس عقارب الساعة بنفس الوقت، إن زوج من راقصي الجليد المتشابكين اللذين يلتفان بعيدًا عن بعضهما البعض سيمتلكان اتجاهات دوران مترابطة بشكل كامل (أي إذا كان الراقص الأول يدور مع عقارب الساعة فسيكون الراقص الثاني كذلك أيضًا) حتى ولو كانا يتزلجان على حلبتي تزلّج في قارّتين مختلفتين. يفسِّر ذلك ميهول ماليك Mehul Malik وهو الناشر الأول للورقة البحثية، فيقول: “إن الفوتونات المتشابكة في تجربتنا يمكن أن يتم تمثيلها وإيضاحها ليس براقصَي جليد فحسب، بل بثلاث راقصين يرقصون باليه ميكانيك كمومي متزامن بشكل تام، كما أن رقصتهم هي أيضًا أكثر تعقيدًا بقليل من ذلك، كون اثنين من الراقصين يقومون بتأدية حركة مترابطة أُخرى أيضًا بالإضافة إلى الدوران (حول نفسهما). إن هذا النوع من التشابك الكمومي غير المتناظر تم التنبؤ به سابقًا على الورق، لكننا أول من استطاع خلقه فعليًا في مختبر”.
من الأساسيات إلى التطبيقات: التشفير الكمومي الطبقي:
خلق العلماء حالة تشابك ثلاث فوتونات في تجربتهم هذه باستعمال حيلة أخرى من خدع الميكانيك الكمومي: فقد جمعوا بين زوجين من الفوتونات المتشابكة بأبعاد عالية بحيث أصبح من المستحيل التأكد من أين أتى كل فوتون. إلى جانب كونها خدمتنا كسرير اختبار لدراسة مفاهيم أساسية عديدة في الميكانيك الكمومي، فإن حالات التشابك متعددة الفوتونات، كتلك التي في تجربتنا، لها تطبيقات هامة تمتد من الحوسبة الكمومية إلى التشفير الكمومي. وعلى طول هذه الخطوط، طوّر ناشرو هذه الدراسة نمطًا جديدًا من بروتوكولات التشفير الكمومي مستخدمين حالتهم التي تسمح لعدة طبقات من المعلومات من أن يتم مشاركتها بشكل لا متناظر من بين عدة أطراف بحماية وأمان غير مشروطين! ويقول أنطون سايلينغر Anton Zeilinger: “التجربة هذه تفتح الباب مستقبلًا لإنترنت كمومي مع أكثر من شريكين وتسمح لهم بالتواصل بأكثر من بِت لكل فوتون!!”. بالطبع يبقى أمامنا العديد من التحديات التقنية قبل أن نتمكن من الوصول عمليًا وبشكل فعلي إلى بروتوكول اتصال كمومي كهذا. ورغم ذلك، وبالأخذ بعين الاعتبار التقدم السريع في التكنولوجيا الكمومية حاليًا، فإن المسألة مسألة وقت فقط حتى يجد هذا النوع من التشابك مكانًا في الشبكات الكمومية المستقبلية.
