روساتوم تعلن اختراقًا: روسيا تنتج مصدرًا للضوء الكمّي «المضغوط»

طوّر علماء روس مصدرًا للضوء الكمّي «المضغوط»، وهي تقنية لا يمتلكها في العالم، بحسب إعلان روساتوم، سوى عدد قليل جدًا من الدول. ويفتح هذا التطوير آفاقًا للتقدم في عدة اتجاهات رئيسية من التقنيات الكمّية.

ما هو الضوء الكمّي «المضغوط»؟

يُطلق مصطلح الضوء «المضغوط» (squeezed light) في البصريات الكمّية على حالة خاصة للمجال الضوئي، تُكبَت فيها الضوضاء الكمّية لإحدى الخصائص القابلة للقياس، مثل السعة، إلى ما دون ما يُعرف بالحد الكمّي القياسي. وهذا ممكن بفضل مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ: فعندما نخفّض الضوضاء في أحد المتغيّرين، نزيدها حتمًا في المتغيّر المرافق له، وهو هنا الطور. ولا يوجد في ذلك أي خرق لقوانين الفيزياء، بل مجرد إعادة توزيع مُحكَمة لحالات عدم اليقين الكمّي.

وإنشاء مصادر كهذه مهمة غير يسيرة. فهي تتطلب أوساطًا بصرية لاخطية خاصة (بلورات أو بُنى ليفية)، وأنظمة ليزر عالية الاستقرار، ورقابة صارمة على معاملات التجربة. ولهذا السبب تحديدًا لا تمتلك تقنية الضوء «المضغوط» الكاملة سوى القوى العلمية الرائدة.

أين يُستخدم الضوء «المضغوط»؟

يُعدّ الضوء «المضغوط» أحد الموارد الأساسية في عدة تخصصات كمّية في آنٍ واحد:

• الحواسيب الكمّية الفوتونية — تُستخدم الحالات الخاصة للضوء «المضغوط» ككيوبتات أو كمورد لتصحيح الأخطاء الكمّية في الدوائر البصرية
• التشفير الكمّي (QKD) — يتيح بناء قنوات اتصال يمكن فيها رصد أي محاولة اعتراض رصدًا فيزيائيًا
• القياس الكمّي (المترولوجيا الكمّية) — قياسات التردد والطول والزمن بدقة تتجاوز الحدود الكلاسيكية
• المستشعرات الكمّية — كواشف دقيقة للموجات الثقالية، وأجيال جديدة من مقاييس المغناطيسية ومقاييس الجاذبية

ويفسّر ذلك لماذا وصفت روساتوم التطوير بأنه اختراق في عدة اتجاهات في آنٍ واحد: فالأمر لا يتعلق بجهاز بعينه، بل بتقنية أساسية ذات نطاق واسع من التطبيقات.

السياق: البرنامج الكمّي الروسي

تنفّذ روسيا خارطة طريق حكومية للتقنيات الكمّية، وتُعدّ روساتوم فيها أحد المنفّذين الرئيسيين في مجال الحوسبة الكمّية. ويُنهي إتقان مصدر الضوء «المضغوط» الاعتماد على الإمدادات الأجنبية من المعدات البصرية الكمّية، وهي عنصر بالغ الأهمية في ظل القيود التقنية المفروضة حاليًا.

أما «نادي» الدول التي تمتلك فعليًا مصادر للضوء «المضغوط» وتستخدمها في المهام العلمية والتطبيقية فلا يضم سوى بضع دول: الولايات المتحدة واليابان والصين وعددًا من الدول الأوروبية. وروسيا، بحسب إعلان روساتوم، باتت الآن ضمن هذه المجموعة.

ماذا يعني ذلك

إنجاز العلماء الروس ليس نتيجة منفردة، بل كفاءة استراتيجية. فالحوسبة الكمّية الفوتونية تكتسب زخمًا في السباق التكنولوجي العالمي تحديدًا لأن الدوائر الفوتونية لا تتطلب تبريدًا مبرَّدًا عميقًا (كريوجينيًا)، بخلاف المعالجات فائقة التوصيل. وبإتقان المكوّن الأساسي لهذا الاتجاه، توسّع روسيا خارطة طريقها الكمّية الخاصة وتقلّل اعتمادها على الاستيراد في مجال بالغ الحساسية استراتيجيًا.