جسر بين عالمين: تشابك عُقد ميكانيكية ذات ترددات مختلفة
المترجم الفوري ينتبه لكل همسة في القاعة، فتتحول جلسة مدتها ساعة إلى جلستين. هكذا تقريبًا تبدو المشكلة عندما نريد ربط مرنانين ميكانيكيين يتذبذبان بترددات متباعدة جدًا. أحدهما يهتز مليون مرة في الثانية (ميغاهرتز)، والآخر مليار مرة (غيغاهرتز). الأول مناسب لتخزين المعلومات الكمومية طويلًا، والثاني للمعالجة السريعة والحماية من الضجيج الحراري. لكن كيف ننقل بينهما رابطًا كموميًا غير مرئي، وهما «يتحدثان» بسرعتين مختلفتين تمامًا؟
وجد الفيزيائيون الجواب في الضوء. الضوء مترجم عالمي: يستطيع أن «يستمع» إلى المرنان البطيء و«يهمّس» للسرعة العالية. في المخطط الأول، يبرّد ليزر المرنان الميغاهرتزي البطيء ويشابكه في الوقت نفسه مع جسيم ضوئي. تسافر هذه الحالة المتشابكة عبر دليل موجي بصري إلى النظام المجاور، حيث ينقلها ليزر آخر إلى المرنان الغيغاهرتزي السريع. النقطة المحورية هي الرنين الثلاثي: ثلاث موجات (ضوء وصوت وضوء آخر) تتطابق في التردد وتتعزز بعضها ببعض، كثلاثة أصوات تغني نغمة واحدة.
في المخطط الثاني يكون المسار معاكسًا. نبضة ليزر قصيرة تُنشئ حالة مضغوطة بين المرنان السريع ونبضة ضوئية. تمرّ هذه النبضة عبر الليف، وعند الطرف الآخر تنقل نبضة ليزر حمراء التشابك إلى المرنان البطيء. تُظهر الحسابات أن التشابك يبقى حيًّا حتى مع فقدان يصل إلى 50% في الليف البصري. وعند الفقدان النموذجي 0,2 ديسيبل/كم، يمكن أن تبلغ المسافة بين العُقد عشرات الكيلومترات.
كان يُعتقد سابقًا أن ربط عُقد بترددات تختلف بمئات المرات مستحيل، لأن الفجوة كبيرة جدًا. يُظهر هذا العمل لأول مرة آلية محددة لنقل التشابك بين نطاقي الميغاهرتز والغيغاهرتز. الآن يمكن الجمع بين مرنانات بطيئة طويلة العمر للتخزين وأخرى سريعة للمعالجة. الخطوة التالية هي اختبار المخطط في المختبر، ثم على ليف بصري حقيقي.
لقد وُجد المترجم بين سرعتي كلام: إنه الضوء الذي يجيد التكيف مع كلا المتحاورين. والجلسة التي كانت تبدو ميؤوسًا منها قد تمر الآن دون فقدان في المعنى.
قد يكون حجم المذبذبات الميكانيكية المستخدمة في تجارب كهذه بحجم شعرة إنسان، ومع ذلك تتصرف كأجسام كمية. وتُبرَّد اهتزازاتها إلى الحالة الأساسية، حيث تكاد الحركة الحرارية تختفي تمامًا.
فكرة شبكة كمية توحّد مذبذبات ميكانيكية تذكّر بـ«الأنسايبِل» في روايات أورسولا لو غوين، وهو جهاز اتصال فوري قائم على التشابك. غير أن نقل المعلومات في الواقع يظل محدودًا بسرعة الضوء.