الشبكات الكمومية: كيف تربط المفاتيح الضوئية المعالجات ببعضها سريع
المعالج الكمومي الواحد يشبه عازفًا منفردًا. يمكنه عزف لحن بسيط، لكنه يحتاج إلى أوركسترا كاملة لأداء سيمفونية. لحل المشكلات التي تتطلب حسابات هائلة، يجب ربط المعالجات في شبكة. ولكن كيف نجعلها تتبادل المعلومات الكمومية دون فقدان؟
في هذا العمل الجديد، اقترح المهندسون بنيةً تعتمد على مفاتيح ضوئية (أجهزة تغيّر مسار شعاع الضوء) لربط عدد كبير من المعالجات. تمر الإشارة الضوئية التي تحمل البيانات الكمومية عبر شبكة من هذه المفاتيح، مثلما يمر القطار عبر نظام من القضبان المبدلة. توجّه المفاتيح الإشارة إلى المعالج المطلوب في اللحظة المناسبة. أنشأ العلماء برنامج محاكاة لمقارنة مخططات مختلفة للتوصيلات: في بعضها توجد المفاتيح عند كل زاوية، وفي أخرى فقط على الطرق الرئيسية. وتبيّن أنه يمكن إيجاد توازن بين سرعة النقل وتعقيد المعدات.
تشبه هذه الشبكات مراكز البيانات التقليدية، حيث تتبادل مئات الخوادم المعلومات. لكن هنا، بدل النبضات الكهربائية، نجد جسيمات ضوء مفردة، وبدل الأسلاك النحاسية، نجد أليافًا بصرية ومفاتيح. يأمل المؤلفون أن يصبح عملهم أساسًا لإنترنت كمومي مستقبلي: موثوق، سريع، وقابل للنمو مع تزايد المهام.
يمكن للإشارة الضوئية في الشبكة الكمومية أن تحمل معلومات مشفّرة في استقطاب الفوتون — أي تقريبًا في طريقة اهتزاز موجة الضوء. يمكن تدوير هذا الاهتزاز مثل إبرة البوصلة، وبذلك ننقل البيانات.