فوتونات متشابكة تصيب الهدف عبر الضباب سريع
المصباح اليدوي في الضباب الكثيف عديم الفائدة: الشعاع يتشتت، والضوء المنعكس يغرق في التشويش. لكن إذا ربطت فوتونين بخيط غير مرئي، يمكن لأحدهما أن يعبر الضباب ويعود بينما يبقى الآخر في أمان. هذا الارتباط يسمى التشابك الكمومي (quantum entanglement) — عندما تتصرف جسيمتان ككيان واحد حتى لو كانتا بعيدتين عن بعضهما.
في التجربة الجديدة، وُلدت أزواج من الفوتونات المتشابكة في دائرة بصرية خاصة. بقي فوتون واحد في المختبر، بينما أُرسل الآخر نحو جسم على مسافة تقارب كيلومترًا. عاد الضوء المنعكس عبر وسط معكر، حيث فقدت معظم الفوتونات. المدهش أنه حتى عندما وصلت إلى الكاشف بضع عشرات من الجسيمات فقط، لم يختفِ التشابك. قاس العلماء قوته وحصلوا على قيمة تعني في ميكانيكا الكم «الارتباط موجود بالتأكيد».
هذه النتيجة خطوة مهمة نحو الرادار الكمومي. الرادار العادي يرسل إشارة وينتظر الانعكاس، لكن في الضوضاء يسهل الخلط بين الصدى والتشويش. الفوتونات المتشابكة تسمح بتمييز الضوء المنعكس «الخاص» عن العشوائي: التوافقات بين الشريكين تكشف الهدف. حتى لو عادت حفنة من الفوتونات فقط، فإن ارتباطها بالشركاء المتبقين في المختبر يؤكد أن الإشارة حقيقية.
هذا النهج قد يفيد في المراقبة عبر الضباب أو الدخان أو تحت الماء، حيث تعمى الرادارات العادية. التشابك الكمومي، الذي كان يُعتقد يومًا أنه غرابة مخبرية هشة، يثبت أنه قوي بما يكفي لمسافات حقيقية.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2602.08947
Using polarization entangled photon pairs, we demonstrate a robust scheme for quantum illumination and ranging in a lossy environment. Entangled photon pairs are generated in a Sagnac interferometer configuration, yielding high-visibility two-photon polarization entanglement with a measured CHSH parameter of $$S =2.802\pm0.002$$. One of the photons from the entangled pair is retained as idler and the other one is directed into either of the two paths, namely reference and probe, of which probe is sent toward a distant object through a lossy free-space channel, and the reflected photons are collected after round-trip free-space propagation over distances approaching $$1$$ km. Remarkably, strong correlations are observed with CHSH values $$S >2.6$$ even when only a few tens of probe photons are returned, confirming the robustness of polarization entanglement under long-distance free-space propagation. This work reports the robustness of encoding photons in different basis before it is sent towards the object and recovery of polarization entanglement even after a kilometer-scale scattering from the objects, establishing a practical foundation for scalable quantum-assisted object detection and ranging.
الفوتونات المتشابكة تتصرف مثل جوربين من زوج: إذا أخرجت الأيسر، فالثاني سيكون الأيمن بالتأكيد، حتى لو كان في مدينة أخرى.
في رواية «اللص الكمومي» لهانو رايانيمي، تُستخدم الجسيمات المتشابكة للتواصل الفوري بين عوالم بعيدة — وهذا لم يعد خيالًا علميًا بحتًا.