النقل الكمي بين نقاط كمية غير متطابقة عبر شبكة هجينة

حقق فريق بحث دولي نقطة تحول حاسمة لشبكات الاتصالات الكمية بإثبات النقل الكمي الفوتوني بنجاح بين فوتونات تنتجها نقطتان كمية شبه موصلة مستقلتان وغير متطابقتان. يمثل هذا النقل الكمي الفوتوني بالكامل، المنشور في مجلة Nature Communications، خطوة ضرورية نحو تحقيق مرحلات كمية قابلة للتوسع وإنترنت كمي عملي. كان التحدي الذي تم التغلب عليه هو القدرة على ربط باعثات كمية مختلفة، والتي تتمتع حتماً بخصائص بصرية غير متطابقة. شارك في التعاون باحثون من جامعة بادربورن بألمانيا وجامعة سابينزا بروما بإيطاليا، واخترعوا بروتوكول تجريبي معقد لحل هذه المشكلة. حقق الفريق دقة نقل كمي تبلغ 82±1%، متفوقة على الحد الكلاسيكي بأكثر من عشرة انحرافات معيارية. تتضمن الحل التقني مرحلتين أساسيتين من الهندسة: أولاً، التحكم في الباعثات الكمية نفسها. تم تضمين نقاط GaAs الكمية في تجاويف نانوفوتونية وتكاملها على محركات كهربائية ميكانيكية للتحكم الدقيق في البنية الإلكترونية وتحقيق انقسام بنية دقيقة منخفضة جداً، ضرورية لتوليد أزواج فوتونات متشابكة عالية الدقة. ثانياً، تم هندسة الفوتونات للتطابق من خلال استخدام المجالات المغناطيسية لضبط طول الموجة المنبعث ويتم استخدام كاشفات فوتون واحد بأسلاك فائقة التوصيل للاختيار الزمني الدقيق. تم تنفيذ البروتوكول بنجاح في شبكة كمية هجينة على أراضي جامعة سابينزا برومة، باستخدام الاتصالات بالألياف ورابط بصري حر بمسافة 270 متر. هذا العرض الميداني للنقل الكمي الفوتوني بالكامل في سيناريو اتصالات حضرية يؤكد جدوى استخدام باعثات محددة من مواد صلبة لتحقيق مرحلات كمية.