האינטרנט הקוונטי עדיין נראה כמו מדע בדיוני מהעתיד, אבל במקביל, נעשה צעד חשוב לקראתו ומדענים מאדינבורו גרמו לזה לקרות.
פיזיקאים מאוניברסיטת Heriot-Watt הכריזו על אב טיפוס של רשת קוונטית המשלבת שתי רשתות קטנות יותר למערכת בת שמונה משתמשים, הניתנת להגדרה מחדש, המסוגלת לנתב ואפילו לטלפורטציה של הסתבכות קוונטית לפי דרישה. פרטי הניסוי מוצגים בכתב העת Nature Photonics.
פרופסור מהול מליק, שהוביל את המחקר, אמר: "היו הדגמות שבהן, ברשת קוונטית אחת, ההסתבכות מופצת בין מספר משתמשים. עם זאת, בפעם הראשונה הצלחנו לחבר שתי רשתות עצמאיות. זו לא רק דרך חדשה להפצת הסתבכות – אפשרנו תקשורת ישירה בין רשתות. זהו אבן דרך חשובה בדרך ליצירת אינטרנט מלאה".
הכאוס של האור כמשאב
אב הטיפוס שנבנה במעבדה שלו מבוסס לא על שבב קוונטי מבריק או מכשיר מותאם אישית אלא על כבל סיב אופטי רגיל שנקנה בחנות שעולה פחות מ-100 פאונד.
הצוות השתמש באפקט פיזור האור בסיבים אופטיים כדי ליצור נתב הסתבכות שניתן להגדרה מחדש המבוסס עליו.
"האור בסיבים משתקף בצורה כאוטית במאות כיוונים. אבל הצלחנו לנצל את הכאוס הזה ולהפוך אותו למשאב בעל ערך", מסבירה המחברת הראשית נטליה הררה ולנסיה.
התוצאה היא מכשיר רב-יציאות שניתן לתכנות מחדש שיכול להפיץ הסתבכות קוונטית בין משתמשים באופנה שונות, עם יכולת לעבור בין תצורות קישוריות מקומיות, גלובליות והיברידיות.
היתרון של המערכת הוא יכולת הריבוי שלה, כלומר היא יכולה לשרת מספר משתמשים בו-זמנית, במקום זוג בכל פעם. ריבוי מאפשר לרשתות תקשורת קלאסיות להעביר כמויות אדירות של נתונים על גבי סיב בודד באורכי גל שונים; כאן חל עיקרון דומה במשטר הקוונטי.
ההישג המרשים ביותר הוא הטלפורטציה הרב-ערוצית של הסתבכות – החלפתו בין ארבעה משתמשים מרוחקים על פני שני ערוצים בו זמנית. בדיקות קודמות הדגימו טלפורטציה באמצעות הסתבכות, אך לא עבור מספר משתמשים בו-זמנית בארכיטקטורה כה גמישה.
"על ידי עיצוב חזית גל האור בכניסה, אנחנו בעצם מתכנתים את הסיב, והופכים את הפיזור הכאוטי בתוכו למעגל אופטי רב מימדי רב עוצמה. זה מאפשר לנו לנווט את ההסתבכות הקוונטית לאן שאנחנו צריכים אותה – ואפילו טלפורטים אותה – באמצעות חתיכת הכבל הרגילה הזו לכאורה", אמר הררה ולנסיה.
פריצת דרך למחשוב קוונטי
פרופסור מאליק בטוח שהניסוי הזה הוא פריצת דרך לא רק בתקשורת הקוונטית אלא גם במחשוב.
"הסיכויים הם עצומים. למחשוב קוונטי יש פוטנציאל לשנות את העולם, לחולל מהפכה בגילוי ופיתוח תרופות, ליצור חומרי סוללה חדשים ולשפר מאוד את יכולות למידת המכונה. אחת הדרכים המבטיחות ביותר ליצור מחשבים קוונטיים בקנה מידה גדול היא לרשת מעבדים קוונטיים רבים וקטנים. אב הטיפוס שלנו הוא רק רשת שדרכה משתמשים דומים יכולים להפיץ ולהפיץ בדיוק את המעבד הזה. התעשייה כולה חיכתה לה כן, זו רק הדגמת מעבדה לעת עתה, אבל העיקרון עצמו ניתן להרחבה", סיכם.
