مصنعان للفوتونات يتحدثان بتناغم ✎ سريع
عازفان في غرفتين مختلفتين يعزفان نغمة واحدة. يجب أن يكون الصوت متطابقًا لدرجة أن المستمع لا يستطيع تحديد من يعزف. في العالم الكمومي، يؤدي دور هذين العازفين مصادر الفوتونات المفردة — وهي جسيمات ضوئية يجب أن تكون غير قابلة للتمييز عن بعضها البعض. وبدون ذلك، لا يمكن بناء حاسوب كمومي ولا شبكة اتصالات آمنة.
النقاط الكمومية — بلورات شبه موصلة متناهية الصغر، قادرة على إصدار فوتون واحد تمامًا عند الطلب. وعند وضعها في رنان ضوئي (تجويف مرآوي مصغر يعزز الضوء)، تعمل بكفاءة قياسية. لكن نقطتين من جهازين مختلفين عادة ما تختلفان قليلًا: طول موجة الضوء، ومعدل الإصدار، والارتعاش الناتج عن الضوضاء الحرارية. حتى الاختلاف الضئيل يجعل الفوتونات قابلة للتمييز — ويختفي التأثير الكمومي.
صنع مؤلفو العمل الجديد على ركيزة واحدة العديد من الرنانات التي تحتوي على نقاط كمومية، محققين ضوضاء طيفية منخفضة للغاية وتشتتًا صغيرًا في الأطوال الموجية. ثم استخدموا آليتين للضبط الدقيق لتقريب طيفي مصدرين بعيدين إلى تطابق مثالي. النتيجة: أصبحت الفوتونات من مصدرين مختلفين غير قابلة للتمييز بنسبة 88±1% — وهذا هو الحد الأعلى الذي تفرضه عيوب كل مصدر على حدة.
هذه النتيجة علامة فارقة مهمة لتوسيع نطاق تقنيات الفوتونات الكمومية. الآن يمكن دمج العديد من المصادر المستقلة في شبكة كمومية واحدة دون فقدان هوية الجسيمات. أخيرًا، يعزف الموسيقيون من غرف مختلفة بتناغم.
النقطة الكمومية صغيرة جدًا لدرجة أن ملايين من هذه المصادر يمكن أن تتسع على رأس إبرة، لكن كل واحد منها يصدر فوتونًا واحدًا فقط في كل مرة — مثل آلة توزع كرة واحدة في كل مرة.
في مسلسل «الظلام» (Dark)، يرتبط التشابك الكمومي بأحداث في أزمنة مختلفة — مثل هذه المصادر للفوتونات غير القابلة للتمييز يمكن أن تكون أساسًا لاتصال كمومي حقيقي بين عقد بعيدة.