مترجم كمومي: جسر بين لغة الذرات والألياف البصرية سريع
شبكات الكمومية المستقبلية تشبه برج بابل: كل عقدة تتحدث لغتها الخاصة. بعضها يخزن المعلومات في استقطاب الفوتون — أي اتجاه اهتزاز موجة الضوء. والبعض الآخر في بتات زمنية، أي في اللحظة التي يصل فيها النبض. وحتى الأطوال الموجية مختلفة: فالذرات تصدر في النطاق المرئي، بينما الألياف البصرية تنقل الأشعة تحت الحمراء بشكل أفضل. نحتاج إلى مترجم عالمي.
بنى الفيزيائيون هذا الجسر. أيون كالسيوم منفرد (⁴⁰Ca⁺) يصدر فوتونًا بطول موجة 854 نانومتر، متشابكًا مع حالة الأيون — وهذا يعني أن الحالتين الكموميتين للجسيم والأيون مرتبطتان ارتباطًا وثيقًا، وقياس إحداهما يحدد الأخرى فورًا. أولاً، يحول محول التردد الكمومي هذا الفوتون إلى النطاق الاتصالي C — 1550 نانومتر. هنا يكون التوهين في الزجاج في حده الأدنى، لذا يمكن للإشارة أن تسافر لمسافات طويلة دون فقدان. ثم يقوم مقياس التداخل، المشابه لترتيب ماخ-تسندر، بتحويل الكيوبت الاستقطابي إلى زمني. تتحول معلومات اتجاه الاهتزاز إلى معلومات حول المسار الذي سلكه الفوتون — قصيرًا كان أم طويلًا. هذا يشبه الترجمة من لغة إلى أخرى: المعنى محفوظ، لكن شكل التعبير يتغير.
اللمسة الأخيرة — التصوير المقطعي الكمومي. يعيد بناء الصورة الكاملة للحالة ويؤكد: التشابك ما زال حيًا. هذه التقنية ستسمح بربط الذاكرات الكمومية الذرية بخطوط الألياف البصرية مباشرة، دون وسطاء ضخمين. تم بناء الجسر بين العالمين.
طول الموجة 1550 نانومتر ليس اختيارًا عشوائيًا: ففي هذا النطاق تحديدًا يكون فقدان الألياف البصرية في حده الأدنى — حوالي 0.2 ديسيبل/كم. الضوء الذي يقطع 15 كم عبر هذا الكابل سينخفض إلى النصف فقط.