ضوء الشمس يُولّد التشابك الكمومي دون ليزر في إنجاز يُعيد رسم حدود تقنيات الكم

نجح باحثون كنديون وألمان في توليد التشابك الكمومي مباشرةً من ضوء الشمس بكفاءة 94% مما يفتح الباب أمام أقمار اصطناعية وأجهزة تشفير كمومية أرخص وأخف وزناً.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
٩ أغسطس ٢٠٢٦
المصدر
ScienceDaily
القراءات
٠
الوقت
قراءة دقيقتين
تجربة التشابك الكمومي باستخدام ضوء الشمس

حقّق فريق بحثي مشترك من جامعة أوتاوا الكندية ومعهد ماكس بلانك لعلم الضوء الألماني إنجازاً علمياً يُعيد رسم حدود تقنيات الكم: توليد التشابك الكمومي مباشرةً من ضوء الشمس دون الحاجة إلى ليزر عالي الطاقة. وقد نُشرت نتائج البحث في مجلة Optica المرموقة.

كانت النظرية السائدة تُشير إلى أن توليد التشابك الكمومي يستلزم ضوءاً متماسكاً تماماً كالضوء الليزري ذا طول موجي موحّد ووطور ثابت. أما ضوء الشمس الشديد التعقيد والتنوع في خصائصه، فكان يُعدّ غير صالح لهذا الغرض لأن اضطرابه الطبيعي يُفرّق الفوتونات بدل تشابكها.

لكن الباحثين أثبتوا عكس ذلك. صمّموا مُمركّزاً شمسياً مخروطي الشكل مزوّداً بعدسة فرينل يجمع ضوء الشمس ويُوجّهه عبر ألياف ضوئية رفيعة كالشعرة إلى بلورة لاخطية صغيرة لا يتجاوز طولها ملليمتراً واحداً. وعبر ظاهرة التحويل البارامتري التلقائي الهابط، تتفكّك فوتونات ضوء الشمس في هذه البلورة إلى أزواج من الفوتونات المتشابكة كمومياً بكفاءة بلغت 94% من حالة التشابك المثالية.

لم يتوقف الفريق عند توليد التشابك، بل أجرى اختبارات متراجحة بيل الصارمة للتحقق من أصالة التشابك الكمومي. وقد أكدت النتائج أن الفوتونات المتولّدة من ضوء الشمس تُظهر تشابكاً كمومياً حقيقياً. هذا الاختبار يُميّز بين التشابك الكمومي الحقيقي وأي ظاهرة كلاسيكية قد تُشابهه ظاهرياً، وانتهاك متراجحة بيل هو الدليل الدامغ على صحة التشابك الكمومي.

يفتح هذا الاكتشاف آفاقاً عملية واسعة؛ فالأقمار الاصطناعية المزوّدة بمُمركّزات شمسية يمكنها توليد شبكات اتصالات كمومية آمنة في الفضاء دون الحاجة إلى ليزرات ضخمة ومنظومات تبريد معقدة. وعلى الأرض، يمكن لمحطات صغيرة في المناطق المشمسة أن تُشغّل أنظمة تشفير كمومي باستخدام ضوء الشمس مباشرةً بتكاليف أقل بكثير.

كما يرى الباحثون إمكانية توظيف هذا المبدأ في بناء أجهزة استشعار كمومية فائقة الدقة. ويحمل استثمار ضوء الشمس وهو أوفر مصادر الطاقة في المجموعة الشمسية في تشغيل شبكات الاتصالات الكمومية قيمةً عملية بالغة. يبدو إقليمنا العربي بموهبة نادرة في التعامل مع هذه التقنية؛ إذ تستقطب معظم الدول العربية ما بين 2500 و3500 ساعة شمس في السنة، من أعلى المعدلات في العالم. وتعني هذه الوفرة الشمسية أن محطات التشفير الكمومي المعتمدة على ضوء الشمس ستعمل بكفاءة قصوى في السعودية والإمارات ومصر وسائر دول المنطقة. ويندرج ذلك في سياق أشمل: فدولة الإمارات أطلقت مبادرة الكم لضمان اتصالاتها الحكومية الآمنة، فيما تسعى المملكة العربية السعودية عبر هيئة الاتصالات وتقنية المعلومات إلى رسم خارطة لتبنّي التشفير الكمومي. ومع تراجع التكاليف المتوقّع بفضل مثل هذه الابتكارات، قد تُصبح شبكات الاتصالات الكمومية الآمنة في المنطقة العربية حقيقةً في العقد المقبل.

يظل الطريق نحو التطبيق التجاري الكامل طويلاً، غير أن إثبات الجدوى المبدئية أبطل مسلّمةً قيّدت الخيال العلمي، مفتحاً آفاقاً جديدة في مجال الاتصالات الكمومية الآمنة.

المصدر الأصلي
ScienceDaily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من علوم

بلورة ذهبية نانوية للحوسبة الكمومية في درجة حرارة الغرفة

بلورة ذهبية مجهرية تُنجز الحوسبة الكمومية في درجة حرارة الغرفة للمرة الأولى

ابتكر باحثو جامعة ولاية لويزيانا أول مادة كمومية وظيفية تعمل دون تبريد شديد البرودة مُزيلةً أكبر عائق أمام انتشار تقنيات الكم في الاستخدامات اليومية، ونُشر البحث في مجلة Nature.

ScienceDaily
مفهوم خلية الوقود الهيدروجينية ومركز البيانات

اختراق في خلايا الوقود الهيدروجينية قد يُحوّل مراكز البيانات إلى محطات طاقة نظيفة

طوّر باحثو جامعة واشنطن بنيةً كربونية نانوية تُقلّص استخدام البلاتين في خلايا الوقود مع الحفاظ على 85% من الكفاءة بعد 150 ألف دورة تشغيل وعمر تشغيلي يبلغ 25 ألف ساعة.

ScienceDaily
صورة من تلسكوب إينوي تُظهر سطح الشمس بدقة غير مسبوقة

دوامات بلازمية بالغة الصغر تُكتشف على سطح الشمس بتلسكوب إينوي للمرة الأولى

رصد علماء معهد ماكس بلانك بتلسكوب إينوي الشمسي دوامات بلازمية لا يتجاوز قطرها 20 كيلومتراً وهي بنى كانت خفيةً لعقود وقد تُجيب عن لغز تسخين الإكليل الشمسي.

ScienceDaily
نيزك كربوني نادر وموقع سقوطه لدراسة نشأة الحياة

نيزك اخترق سقف منزل في نيوجيرسي يحمل أسرار نشأة الحياة في الكون

رصد علماء معهد SETI نيزكاً نادراً من نوع الكوندريت الكربوني سقط في هيلزبورو بنيوجيرسي ويحمل سوائل مالحة قديمة وأحماضاً أمينية قد تكشف كيف نشأت الحياة على الأرض.

ScienceDaily
صورة تُظهر فحص نباتات داخل غرفة نمو مخصصة للزراعة الفضائية على القمر

ثلاث شركات تسابق الزمن لزراعة المحاصيل على سطح القمر

ثلاث شركات أمريكية ناشئة تعمل على تطوير تقنيات الزراعة الفضائية لتغذية رواد الفضاء على القمر، بدعم من وكالة ناسا التي تسعى إلى إنشاء قاعدة قمرية بحلول عام 2028.

SpaceNews
تصوير فني لمستوطنة بشرية مستقبلية على سطح المريخ

مفتاح استعمار المريخ في الكويكبات: دراسة من EPFL تكشف جدوى التعدين الفضائي

كشفت دراسة حديثة من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا أن تعدين الكويكبات الغنية بالمعادن يمكن أن يوفر المواد الأولية اللازمة لبناء مستوطنات على المريخ، مع إمكانية إنتاج وقود الصاروخ من الكويكبات الكربونية في الفضاء مباشرةً.

ScienceDaily
ضوء الشمس يُولّد التشابك الكمومي دون ليزر في إنجاز يُعيد رسم حدود تقنيات الكم — ألمعي