مقال مشروع الترجمة الجديد يخبرنا بحلول محتملة لمثل هذه العوائق
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
ترجمة : علي صلاح
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
اكتشاف وتطوير الشبكات الكمية يعبتر احد اهم التحديات في عالم الفيزياء المتقدمة في الوقت الراهن. عدة بحوث جديدة اظهرت ان الفوتونات ذات النوعية العالية يمكن انو توّلد بأستخدام رقاقات الحالة الصلبة, وهذا يقربنا اكثر من الانترنت الكمي.
**** الشبكات الكمية هي عبارة عن اجهزة اتصال تعمل على اساس الميكانيك الكمي وتسمى ايضا بشبكات الاتصال الكمية, يتم نقل المعلومات في هذه الشبكات على هيئة كمات (فوتونات) خلال الياف بصرية بأستخدام تقنيه تعرف بالتشابك الكمي (Quantum entanglement) و هي عبارة عن ظاهرة فيزيائيه تظهر عند تفاعل اي جسيمين (بحجم buckyballs او حتى بحجم الماسة صغيرة) مثل الفوتونات او الاليكترونات او الجزيئات قبل انفصالهما, ناتج هذا التفاعل يولد زوج من الجسيمات يمتلكان نفس الخصائص الميكانيكا الكمية مثل الموقع position والعزم momentum والاستقطاب polarization والعزم الزاوي spin
ان عدد الترانسترات داخل المايكروبروسسر يتسمر بالتضاعف كل سنتين, كما خمن Gordon Moore مؤسس شركة Intel قبل قرابة خمسين عاما. اذا استمر الامر على هذا النحو فالبحث في تطويرات المفاهيم والتقنيات التي تستخدم ميكانيك الكم في الرقاقات المايكرويه هو امر ضروري خلال العقدين القادمين. ويعتبر تطوير الشبكات الكمية هو احد الاتجاهات الهامة والمنشودة من قبل عدد كبير من الباحثين اليوم.
البحث جاري اليوم على عدد من انظمة الحالة الصلبة والمرشحة لاستخدامها كبتات كمية لحمل المعلومات او كما تسمى qubits كذالك الحال على عدد من فروع او انظمة بروتوكولات الحاسبات الكمية, السباق قائم الان لمعرفة التركيبة الافضل لهذه الاغراض. واحدة من نماذج هذه الqubits او quantum dots مصنوعة من كرستالات غاية في الصغر من مادة شبه الموصلات مغروسة في رقاقات صغيرة يتم التحكم بها كهروضوئياً. الـqubit هو الوحدة الاساسية لنقل معلومة باستخدام ميكانيك الكم
الفوتونات الأحادية سوف تكوّن الجزء المكمل والمتمم للشبكات الكمية لسببين الاول لانها قادرة على حمل ونقل المعلمومات بصورة سريعة ومرنه الى مسافات بعيدة. ثانيا لانها قادرة على المشاركة في انجاز عمليات المنطق الكمية بسبب كون جميع البروتونات متطابقة.
لسوء الحظ ان الفوتونات الي تتولد من مواد الحالة الصلبة ممكن ان تكون ذات جودة قليلة بسبب اليات فك التشابك decoherence mechanisms (هي خسارة التشابك بين الفوتونات او خسارة ترتيب زاويه الطور). تشكل عملية التنافس بين الفوتونات حاجزا كبيرا في مجال تطوير الشبكات الكمية.
الابحاث الحالية في Cavendish Laboratory at Cambridge University تمكنت من تطوير تقنية مستحدثة لتوليد فوتونات احادية (ذات خصائص دقيقة ومفصلة ومطابقة لخصائص فوتونات الليزر) من اجهزة الحالة الصلبة. هذه البحوث منشورة ويمكن مراجعتها في دورية Nature Communications.
الباحثون قامو ببناء دايود سكوتي من مادة شبه الموصل semiconductor Schottky diode device والذي يستخدم كمصدر للفوتونات يحتوي على quantum dots منفردة قابلة للعنونة (هي تركيب نانوي من مادة شبه الموصل يقوم بحصر وتقييد حركة اليكترونات حزمة التوصيل, او فجوات حزمة التكافؤ او الاكسايتونز excitons وهي الازواج المتحدة من اليكترونات حزمة التوصيل وفجوات حزمة التكافؤ). انتقالات quantum dots استخدمت لتوليد فوتونات احاديه عن طريق الاشعاع او التفلور الرنيني وهي تقنية استحدثت وبينت مسبقا بواسطة نفس الفريق من الباحثين.
في حالة التحفيز الضعيف, المعروف ايضا ب Heitler regime, فان المساهم الاساسي في توليد الفوتونات هي الاستطارة المرنه. العمل بهذه النظام يؤدي الى تفادي تفكك الترابط بين الفوتونات photon decoherence. تمكن الباحثين من معرفة وتحديد مدى تقارب خصائص هذه الفوتونات من خصائص فوتونات الليزر من ناحية التشاكه وشكل الموجة وقد تبين انها متطابقة.
وبحسب قول الدكتور Mete Atature من قسم الفيزياء والذي قاد فريق الباحثين: “ابحاثنا اضافت مبادئ تشكيل وتوليد الفوتونات المتشاكهة من مادة الحالة الصلبة.”, يضيف: “لقد قمنا بتحقيق معدل توليد عالي من الفوتونات المطابقة في الجودة لفوتونات الليزر مع الميزة الجديدة والتي تتمثل بشكل موجه قابل للبرمجة, والتي تعتبر نقلة كبيرة وهامة جدا للامام بدلا من الفوتونات التقليدية المتولدة عن طريق الانبعاث التلقائي.”
الرابط
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/03/130319124214.htm
