ترجمة: عبدالحميد حسين شكري.
مراجعة: محمد ممدوح.
تمكن العلماء ولأول مرةٍ في التاريخ من مشابكة أربعة فوتونات في عزم حركتها الزاوي المداري. حيث قام فيزيائيوا لايدن بإرسال شعاع ليزرٍ عبر بلورةٍ لإنتاج أربعة فوتوناتٍ ذات دورانٍ مقترنٍ. تم إنجاز هذا بواسطة فوتونان فقط حتى الآن. إذ يجعل هذا الاكتشاف من الاتصالات السرية للمعلومات المعقدة والتي لا يمكن خرقها ممكناً بين عدة أجزاءٍ. وستظهر هذه النتيجة قريباً في رسائل المراجعة الفيزيائية.
يحمل التشابك وعداً كبيراً للاتصالات السرية التامة والحوسبة الكمومية. إن تم صنع فوتونين في آنٍ معاً فسيكونان في حالة التناظر، أيّ أن دوران أحدها معاكسٌ للآخر. فإن قمنا بقياس الدوران لليسار لأحد الفوتونين سيدور الآخر دائماً لليمين بعد قياسه بنفس المصفاة، وهذا ما نسميه بالتشابك. حيث يكون دوران كل فوتونٍ غير محددٍ قبل القياس.
معلمٌ مهمٌ:
اكتشف العلماء خاصية الدوران هذه للفوتونات في عام 1992مـ، ويدعوها الفيزيائيون بالعزم الحركي الزاوي. ولدى هذه الخاصية أكثر من قيمتين. فهي تغطي أبجديةً ضخمةً ولا نهائيةٍ من المعلومات. إذ من الممكن أن ننقل معلوماتٍ أكبر بكثير لكل فوتون عن طريق الدوران مما سنفعل في خاصيةٍ مثل الاستقطاب، والتي تحوي قيمتين فقط. ولقد تمكن العلماء في عام 2001مـ من مشابكة فوتونين في العزم الحركي الزاوي المداري لأول مرةٍ في التاريخ. إلا أن الفيزيائي فولفغانغ لوفلر وزملائه من مدينة لايدن أصبحوا أول من يقوم بمشابكة أربعة فوتونات بهذه الطريقة. كما يقدم الاكتشاف احتمالاتٍ إضافيةٍ مثل إرسال رسالةٍ مشفرةٍ غير قابلةٍ للاختراق لأكثر من طرفٍ واحدٍ.
التجربة:
قام الباحثون خلال تجربتهم الناجحة بإرسال نبضاتٍ قصيرةٍ من أشعة الليزر فوق البنفسجية ذات تردد يعادل بيكوثانيتين (1 بيكو = 10-12) عبر بلورةٍ. يؤدي هذا في بعض الأحيان لإنتاج أربعة فوتوناتٍ متشابكةٍ. ويعد هذا أمراً نادراً جداً، إلا أنهم تمكنوا من خلال إنتاجهم لـ80 مليون نبضةٍ في الثانية من رصد ما يعرف بفوتونين رباعيين بمعدل كل ثانية. ولقد استخدم الفريق مضمناً (وهو جهاز يُحَوِّل البيانات الرقمية إلى إشارات بَثّ مُتواصِلةٍ عبر حَلقةِ اتّصالات) للحالة الفراغية، والذي يحول هذا الدوران إلى ضوء يسير كموجةٍ مستويةٍ للتأكد من أنهم فعلا في حالة تشابك في العزم الحركي الزاوي المداري. حيث قاموا بتسجيل هذا الضوء ‘العادي’ باستخدام كواشف الفوتونات الأحادية.
المصدر (phys.org)
لايدن (Leiden)
العزم الحركي الزاوي (orbital angular momentum)
فولفغانغ لوفلر (Wolfgang Löffler)
التشابك (entanglement)
فوتون (photon)
موجة مستوية (plane wave)
