SEAQUE: محطة فضاء تستضيف عرضًا توضيحيًا بعنوان “الشفاء الذاتي” لتكنولوجيا الاتصالات الكمومية

ستختبر التجربة الممولة من وكالة ناسا تقنيتين يمكن أن تمكِّن أجهزة الكمبيوتر الكمومية في النهاية من التواصل مع بعضها البعض بغض النظر عن مكان تواجدها.

يمكن أن تمهد تجربة صغيرة يتم إطلاقها في محطة الفضاء الدولية في وقت لاحق من هذا العام الطريق لشبكة كمومية عالمية في المستقبل. 

يُطلق على العرض التوضيحي لتكنولوجيا تشابك الفضاء وتليين الكميات (أو SEAQUE)، سيختبر العرض التوضيحي لتكنولوجيا حجم الكرتون الحليب تقنيتي اتصالات في بيئة الفضاء القاسية.

تعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية بأنها تعمل أسرع بملايين المرات من أجهزة الكمبيوتر التقليدية، وقد تؤدي أجهزة الاستشعار الكمومية الموزعة إلى فهم جديد للأرض ومكاننا في الكون من خلال قياس التغيرات الدقيقة في الجاذبية. 

ولكن لكي تتواصل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أو أجهزة الاستشعار الكمومية، فإنها تتطلب شبكة اتصالات مخصصة. 

سيكون أحد المكونات الرئيسية لهذه الشبكة هو “العقد” الفضائية التي يمكنها استقبال ونقل البيانات الكمية من وإلى الأرض عبر الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر.

ينطلق EAQUE لإثبات جدوى التقنيات التي يمكن أن تمكن العقد المدارية من توصيل أجهزة الإرسال والاستقبال الكمومية بشكل آمن عبر مسافات كبيرة. 

للقيام بذلك، ستحتاج هذه العقد إلى إنتاج واكتشاف أزواج من الفوتونات المتشابكة

في النهاية، يمكن أن يوفر نقل مثل هذه الفوتونات إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية على الأرض الأساس للحوسبة السحابية الكمومية – وسيلة لتبادل ومعالجة البيانات الكمية بغض النظر عن مكان وجود أجهزة الكمبيوتر.

بمجرد ربط SEAQUE بالجزء الخارجي للمحطة الفضائية، ستختبر أيضًا تقنية لمساعدة العقد الفضائية على “الشفاء الذاتي” من التلف الإشعاعي، وهو تحدٍ مستمر يتمثل في الحفاظ على الأدوات الدقيقة في الفضاء.

قال ماكان موهاغيغ ، الباحث المشارك في SEAQUE في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا: “إن إظهار هاتين التقنيتين يبني الأساس لشبكات الكم العالمية المستقبلية التي يمكنها توصيل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الموجودة على بعد مئات أو حتى آلاف الأميال”.

مثل الشبكة التي تهدف إلى تمكينها، فإن المشروع عالمي. يشمل تعاون SEAQUE العلماء والطلاب من جامعة إلينوي أوربانا شامبين ، الذين يقودون المشروع؛ جامعة واترلو في أونتاريو، كندا؛ جامعة سنغافورة الوطنية؛ شريك صناعي مقره مونتانا AdvR، Inc. Nanoracks مزود أنظمة الفضاء التجارية ومقره تكساس؛ وJPL .

قوة التشابك

ترتبط أزواج الفوتونات المتشابكة ارتباطًا وثيقًا لدرجة أن قياس أحدهما يؤثر فورًا على نتائج قياس الآخر، حتى عند الفصل بينهما بمسافة كبيرة. 

هذه خاصية أساسية لأنظمة ميكانيكا الكم. يقسم مصدر الفوتون المتشابك SEAQUE الفوتونات عالية الطاقة إلى أزواج من الفوتونات “الابنة” المتشابكة. يتم بعد ذلك عد تلك الفوتونات البنت وقياس خصائصها الكمومية بواسطة أجهزة الكشف الداخلية للأداة.

في حين أن التجارب الكمومية الأخرى المعتمدة على الفضاء اعتمدت على البصريات الضخمة (التي تركز الضوء في بلورة خاصة) لتوليد فوتونات متشابكة، يعتمد SEAQUE على مصدر متكامل للفوتونات المتشابكة باستخدام دليل موجي – وهو الأول للمركبة الفضائية. 

الدليل الموجي عبارة عن هيكل مجهري يعمل كطريق سريع للفوتونات، ويوجه انتقالها مع فقدان ضئيل للحالة الكمومية.

قال بول كويات ، المحقق الرئيسي للمشروع في جامعة إلينوي أوربانا شامبين: “سيظهر SEAQUE مصدر تشابك جديد لم يسبق له مثيل على أساس البصريات المتكاملة”. 

“مثل هذا المصدر هو بطبيعته أصغر بكثير، وأكثر قوة، وأكثر كفاءة في إنتاج أزواج الفوتون من مصادر التشابك البصري الضخمة المستخدمة في تجارب الفضاء السابقة.”

أو على سبيل المثال، حيث تتطلب تلك البصريات السائبة إعادة تنظيم بصري دقيق من قبل مشغل على الأرض بعد اهتزازها أثناء الإطلاق، فإن بصريات SEAQUE لن تفعل ذلك.

قال: “إذا كنت تبني شبكة كمومية عالمية، وتربط مئات المحطات الأرضية الكمية في قارات مختلفة، فلا يمكنك تحمل وجود شخص في الحلقة يحافظ على المصادر في كل عقدة في محاذاة بصرية”.

محقق. “إن المصدر القائم على الدليل الموجي المتآلف مثل المصدر SEAQUE الذي سيطير سيكون تقدمًا هائلاً نحو شبكة معلومات كمية عالمية قابلة للتطوير.”

العلاج بالليزر

يمكن أن تحصل موثوقية عرض التكنولوجيا على دفعة أخرى إذا أثبت SEAQUE أنه يمكنه أيضًا إصلاح الضرر الذي يلحقه بالإشعاع.

ستتطلب عقد الاتصالات الكمومية كاشفات شديدة الحساسية لتلقي الإشارات الكمومية أحادية الفوتون من سطح الأرض. 

عندما تصطدم الجسيمات عالية الطاقة، أو الإشعاع، من الفضاء بأجهزة الكشف عن العقد، فإنها ستخلق عيوبًا بمرور الوقت. 

يمكن أن تظهر هذه العيوب على أنها “أعداد مظلمة” في خرج الكاشف، مما يخلق ضوضاء ستطغى في النهاية على أي إشارة كمومية من الأرض. 

إذا تُرك الإشعاع الفضائي دون رادع، فسوف يؤدي في النهاية إلى تدهور مثل هذه الكواشف لدرجة أنها ستحتاج إلى استبدالها بانتظام، مما يعيق جدوى شبكة الاتصالات الكمومية العالمية.

في حين أن اكتشاف الإشارات من الأرض خارج نطاق هذا العرض التوضيحي التكنولوجي، فإن SEAQUE ستستخدم مصفوفة كاشفها لحساب الفوتونات الناتجة عن مصدر التشابك. 

وستستخدم SEAQUE ليزرًا ساطعًا لإصلاح الضرر الناجم عن الإشعاع بشكل دوري والذي سيؤثر على عدد مصفوفة الكاشف – آخر أولاً.

“في الاختبارات التي أجريت على الأرض، وجدنا أن هذه التقنية تتسبب في حدوث عيوب في الشبكة” لتخرج الفقاعة “- وهي عملية تُعرف باسم التلدين – وبالتالي تقليل ضوضاء الكاشف وإطالة عمر العقد الكمومية في الفضاء، مما يسهل عملية عالمية قوية قال كويت.

سيتم استضافة SEAQUE على المحطة الفضائية بواسطة Bishop airlock ، التي تملكها وتشغلها Nanoracks. تقدم Nanoracks أيضًا خدمات عمليات البعثة وتنسيق خدمات الإطلاق. 

تم تطوير مصدر الفوتون البصري المتشابك المتكامل لـ SEAQUE بواسطة AdvR، Inc.

ومن المتوقع أن يتم إطلاقه في موعد لا يتجاوز أغسطس 2022، ويتم تمويل العرض التقاني من قبل قسم العلوم البيولوجية والفيزيائية في وكالة ناسا داخل مديرية المهام العلمية بالوكالة.

المصدر: scitechdaily

قد يهمك:

شركة SEO

خطوات إنشاء حساب Exness

فتح قناة على تيليجرام

زيادة متابعين تيك توك

قالب ووردبريس Profession للسيرة الذاتية

أنت تستخدم إضافة Adblock

يعتمد موقع انشاء على الاعلانات كمصدر لدعم الموقع، يجب عليك ايقاف تشغيل حاجب الاعلانات لمشاهدة المحتوي