علماء يتحدون قوانين الفيزياء باختراع أصغر مربع ذاكرة

اتخذ العلماء خطوة جديدة نحو خلق شكل آمن تمامًا من الاتصالات العالمية باستخدام عالم فيزياء الكم الغريب. ويقول الباحثون إنهم أنشأوا صندوقًا كميًا صغيرًا يستخدم فوتون ضوئي لترميز "وحدات البت" من المعلومات، في ما يعرف بالذاكرة الكمومية. وخلافا لبيانات الكمبيوتر 'بت' التي تأتي فقط في شكل صفر وواحد،  يمكن لوحدات البت أن تكون موجودة أيضًا على حد سواء في كلا من  0 و 1 في وقت واحد. 

وهذا التشابك يربط الخصائص الكمومية للجسيمات بطريقة تتحدى القوانين الكلاسيكية للفيزياء. وعندما تكون في حالة متشابكة، يُجبر قياس جسيم متشابك لمعرفة خصائصه تلقائيا شريكه على تحمل خصائص المُعاكس. والنظم التي تستخدم هذه الحالة الكمومية المتشابكة يمكن أن تكون غير قابلة للتحقيق، كما يدعي الباحثون.

وتُعد ذاكرة الكم البصرية جهاز يأخذ الفوتون ويقزم بترميز البيانات. ولكن الأجهزة التي تم إنشاؤها كانت كبيرة جدًا للعمل في جهاز الكم رقيق الحجم. وهذه البلورة هي أوّل جهاز ذاكرة كم من نوعه يمكن أن يصلح للوضع على رقاقة مع أدوات صغيرة الحجم للكشف عن وإرسال إشارات مكتوبة لوحدات البت.

وقد أنشأ باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وجامعة فيرونا الجهاز.وهو مصنوع من تجويف يحتوي على النيوديميوم، وهو عنصر نادر في الأرض، داخل الكريستال. ويقول أندري فاراون، من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا المُشارك في تأليف الدراسة: "الفرق هو استخدام تجويف نانو يسمح لنا بجعل الذاكرة في حجم صغير جدا".

وأضاف: "أيضًا، يتم تمكين الاسترجاع بناء على الطلب من خلال  حقيقة أن الجهاز صغير جدا والتفاعل بين ذرات الأرض النادرة والفوتونات يقدم دعم له". ويتجه الباحثون نحو تكسير هدف الاتصالات الكمومية، التي تنطوي على نقل المعلومات الكمية عبر مسافات كبيرة. وتُعد الذاكرة الكمومية خطوة واحدة نحو هذا الهدف. ولكن هناك تقنيات أخرى يجب أن يتم البحث فيها أيضا، مثل إرسال المعلومات الكمومية من خلال الكابلات أو في الهواء. وباستخدام جسيمات الضوء التي يمكن نظريًا الحفاظ على وصلة عبر أي مسافة، يكون لدى اتصالات الكم القدرة على إحداث ثورة في الاتصالات الآمنة.

في الشهر الماضي، أظهر فريق من جامعة أوتوا تشفير الكم 4D بين مبنيين يقعان على بعد ما يقرب من خمس ميل عن بعضهما البعض، وفي نهاية المطاف، يقول الباحثون أنه يمكن استخدامها لربط الأرض مع الأجسام المتحركة مثل طائرة، أو حتى الأقمار الصناعية في الفضاء. وبعد ذلك، يُخطط الفريق لإنشاء شبكة تضم ثلاثة روابط، على بعد حوالي 5.6 كم عن بعضهم. وهذا يعتمد على التكنولوجيا المعروفة باسم البصريات التكيفية لمكافحة الاضطراب. وفي النهاية، يأملون في ربط نظامهم بشبكة المدينة الحالية. ووفقا لموقع "Sit": هدفنا على المدى الطويل هو تنفيذ شبكة اتصالات كمية مع وصلات متعددة ولكن باستخدام أكثر من أربعة أبعاد".