اختبار شبكة كمومية في نيويورك ينقل «الإنترنت الكمومي» من النظرية إلى ألياف المدينة

شبكة من ثلاث عقد تمثل خطوة تتجاوز الروابط الكمومية نقطة إلى نقطة

قال باحثون يعملون مع شركة ناشئة في مجال الكم وشركة شبكات كبرى إنهم أظهروا شبكة كمومية حية عبر مدينة نيويورك باستخدام البنية التحتية الحالية للألياف الضوئية. ربط الاختبار ثلاث عقد واستخدم فوتونات تحمل معلومات كمومية لتوزيع التشابك، وهي نتيجة يرى الفريق أنها تقرّب فكرة الإنترنت الكمومي من النشر في العالم الواقعي.

تكتسب هذه الإشارة أهمية لأن المجال كان قادرًا منذ فترة طويلة على إثبات روابط معزولة بين نقطتين نهائيتين. لكن الشبكة القابلة للاستخدام تحتاج إلى أكثر من اتصال واحد. فهي تحتاج إلى التوجيه، والتسليم بين المسارات، وعقد وسيطة يمكنها توسيع التشابك أو إعادة توجيهه عبر مواقع متعددة. وفي هذا الاختبار، يقول العلماء إنهم حققوا ذلك بالضبط على نطاق صغير.

وبحسب النص الأصلي، شارك في العمل باحثون، والشركة الناشئة الكمية Qunnect، وشركة الشبكات Cisco. ربطت الشبكة ثلاثة مواقع عبر نيويورك فوق ألياف فيزيائية موجودة بالفعل بدلًا من نظام متخصص أُنشئ لهذا الغرض. ويعد هذا الخيار التصميمي جوهريًا لفهم أهمية العرض.

لماذا يغيّر العقدة الثالثة القصة

كان الفريق قد ربط سابقًا عقدتين بين بروكلين ومانهاتن في عام 2023. وأظهر ذلك الإنجاز المبكر أن الإشارات الكمومية يمكن أن تعبر البنية التحتية الحضرية الحقيقية. أما التجربة الجديدة فتضيف عقدة ثالثة تعمل كمحور وسيط، ما يسمح بتبديل التشابك والتوجيه بين أزواج مختلفة من المواقع عند الطلب.

وهذا تقدم معماري مهم. فالوصلة الكمومية نقطة إلى نقطة مفيدة بوصفها برهانًا على المبدأ، لكنها ليست شبكة بالمعنى العملي بعد. أما النظام متعدد العقد فيبدأ في التشبه بالشبكات فعلًا. وهو يشير إلى أن الاتصال الكمومي يمكن تنسيقه عبر عدة مواقع حضرية بدلًا من أن يظل محصورًا في خط مخصص واحد.

ويصف النص الأصلي هذا بأنه تحويل رابطين إلى شبكة صغيرة قادرة على توزيع التشابك بين أزواج مختلفة من العقد عند الحاجة. وبعبارة أخرى، لم يقتصر الاختبار على النقل، بل شمل التنسيق أيضًا.

ما الذي يفترض أن يفعله الإنترنت الكمومي

لا تكمن جاذبية الإنترنت الكمومي على المدى الطويل في مجرد سرعة الاتصال. فالوعد الأساسي هو الأمان وأشكال جديدة من الحوسبة أو الاستشعار الموزع القائم على الحالات الكمومية. في الأنظمة القائمة على التشابك، يمكن لأي محاولة اعتراض أو قياس أن تزعزع الحالة وتكشف أن العبث قد حدث. ولهذا يُوصف المفهوم غالبًا بأنه غير قابل للاختراق ماديًا دون أن يُكتشف ذلك.

ويضع النص الأصلي نتيجة نيويورك ضمن هذا السياق بالضبط: عرضًا واقعيًا لإمكان شبكة يمكن أن تكون فعليًا غير قابلة للاختراق، على الأقل بالمعنى الذي يجعل التداخل فيها قابلًا للرصد.

ولا يعني ذلك أن مشكلة الأمن السيبراني تختفي بالكامل. فما تزال الأنظمة الحقيقية تعتمد على العتاد والبرمجيات والمصادقة وإجراءات التشغيل. لكن الروابط الكمومية الآمنة قد تخلق أساسًا مختلفًا جدًا للاتصالات الحساسة مقارنة بالتشفير التقليدي وحده.

لماذا تُعد نيويورك موقعًا مبكرًا محتملًا

يرى الباحثون أن كثافة مانهاتن قد تجعلها من أوائل الأماكن التي تبدأ فيها شبكة الإنترنت الكمومي بالتشكل. وهذا الادعاء يستند إلى الجغرافيا بقدر ما يستند إلى الطلب. فشبكات الألياف الكثيفة، والمسافات الحضرية القصيرة، وتجمع المستخدمين المحتملين مثل المؤسسات المالية، كلها تخلق ظروفًا ملائمة للنشر المبكر.

وأكد جافاد شاباني من مركز فيزياء المعلومات الكمومية ومعهد نيويورك للكم في النص الأصلي أن التكوين الفيزيائي المدمج لمانهاتن يضع البنية التحتية والمؤسسات ضمن نصف قطر ضيق نسبيًا. وهذا مهم لأن الشبكات الكمومية ما تزال تقنية شديدة التعقيد، ومن المرجح أن تظهر حالات الاستخدام الأولى حيث يمكن تبرير تكلفة النشر عبر تطبيقات عالية القيمة.

وتُعد قطاعات التمويل والحكومة والمؤسسات البحثية ومشغلو البنية التحتية الحيوية من بين المرشحين المحتملين للتبني المبكر إذا نضجت التكنولوجيا أكثر.

استخدام الألياف القائمة هو النتيجة العملية الأهم

قد يكون أهم ما في هذا العرض هو ما لم يتطلبه. فقد عملت الشبكة فوق كابلات الألياف الضوئية الموجودة بالفعل. وهذا مهم لأن منصات الاتصال الجديدة كثيرًا ما تفشل عند مرحلة البنية التحتية. فاختراقٌ نظري أو عتادي لا يفيد كثيرًا إذا كان يعتمد على مد شبكة حضرية منفصلة بالكامل من الصفر.

ومن خلال استخدام البنية التحتية الموجودة أصلًا، يشير الاختبار إلى مسار للنشر التدريجي. ويمكن لممرات الاتصالات الحالية، نظريًا، أن تستضيف القدرات الكمومية إلى جانب الحركة الكلاسيكية، بشرط القدرة على إدارة التحديات الهندسية.

وهذا لا يعني أن التوسع سيكون سهلًا. فالإشارات الكمومية هشة، كما أن توقيت الشبكة وفاقد الإشارة والضوضاء البيئية ما تزال مشكلات جدية. لكن العرض يقلل من اعتراض رئيسي واحد: أن الشبكات الكمومية بعيدة جدًا عن أنظمة الاتصالات الحالية بحيث لا تكون عملية خارج المختبرات.

تبقى تحفّظات مهمة

وفقًا للنص الأصلي، عُرضت النتائج في دراسة رُفعت إلى arXiv في 17 فبراير. وهذا يعني أن العمل يُناقش عبر نسخة أولية غير محكّمة، لا عبر منشور خضع لمراجعة الأقران. ويمكن للنسخ الأولية أن تكون مهمة جدًا، خاصة في المجالات التقنية سريعة التطور، لكنها تتطلب قدرًا من الحذر.

كما توجد فجوة بين عرض شبكة حضرية صغيرة وبين خدمة واسعة ومستقرة. فما تزال المكررات الكمومية، والاستقرار طويل المدى، والتشغيل البيني، والجدوى الاقتصادية التشغيلية قضايا غير محسومة على نطاق أوسع. فشبكة من ثلاث عقد تمثل محطة مهمة، لكنها ليست منصة مكتملة.

ومع ذلك، تكتسب المحطات المهمة قيمتها حين تعالج عنق الزجاجة الصحيح. وفي هذه الحالة، لم يكن عنق الزجاجة هو ما إذا كان نقطتان يمكنهما تبادل معلومات كمومية، بل ما إذا كانت شبكة حية يمكن أن تبدأ في التصرف مثل شبكة فعلية.

من وعد المختبر إلى سؤال البنية التحتية

غالبًا ما نوقش الإنترنت الكمومي بمصطلحات تجريدية أو مستقبلية، مما سهّل التعامل معه بوصفه مفهومًا بعيدًا بدلًا من كونه برنامجًا هندسيًا. ويكسر اختبار نيويورك هذا الإطار. فهو يضع الشبكات الكمومية داخل بيئة مألوفة: ألياف المدينة، وشركاء تجاريين، وعقد متعددة، وبداية منطق التوجيه.

هذا التحول مهم لأن تقنيات البنية التحتية لا تصبح حقيقية عندما تكتمل، بل عندما تبدأ في الاندماج مع الأنظمة القائمة وأنماط الطلب الحالية. والبيئة الحضرية المدمجة عالية القيمة هي بالضبط المكان الذي يُرجَّح أن يبدأ فيه هذا الانتقال.

ولا يثبت الاختبار أن الإنترنت الكمومي الحضري وشيك، لكنه يُظهر أن المشكلة تصبح أكثر تشغيلية وأقل افتراضية. فالباحثون لم يعودوا يسألون فقط عما إذا كانت الحالات الكمومية قادرة على البقاء خارج المختبر. إنهم يختبرون الآن ما إذا كان يمكن تنظيم تلك الحالات في هياكل اتصال على مستوى المدينة باستخدام البنية التحتية الموجودة أصلًا.

إذا واصلت التجارب المستقبلية توسيع هذا المنطق، فقد تنتقل فكرة الشبكات الكمومية بثبات من أبحاث الفيزياء المتخصصة إلى المراحل الأولى من التخطيط الحقيقي لنشر الاتصالات. وما يزال هذا العرض في نيويورك صغيرًا، لكنه نتيجة صغيرة في الاتجاه الصحيح: بعيدًا عن الروابط المعزولة، ونحو شبكات يمكن استخدامها فعلًا.

تعتمد هذه المقالة على تغطية Live Science. اقرأ المقال الأصلي.