مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية تدفع قدماً ببنية تحتية للشبكات الكمومية، واختبارات إقليمية تتجه نحو شبكات الكهرباء وسيناريوهات الملاحة بدون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

أخبار ar.wedoany.com، كشفت المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) في الولايات المتحدة مؤخراً عن أحدث التطورات المتعلقة بالبنية التحتية للشبكات الكمومية، مع التركيز على مجالات رئيسية تشمل منصات الاختبار الإقليمية للشبكات الكمومية، والمكررات الكمومية، والتخزين الكمومي، والكاشفات الضوئية المتقدمة، والوصلات عبر الأقمار الصناعية، بالإضافة إلى البنى التحتية المفتوحة المخصصة للمؤسسات البحثية والشركات الناشئة. يُعد هذا التوجه جزءاً مهماً من الجيل التالي لأنظمة الاتصالات والمعلومات، ويهدف إلى ربط أجهزة الحاسوب الكمومية، وأجهزة الاستشعار الكمومية، وعُقد الاتصالات الكمومية، مما يوفر قاعدة شبكية جديدة للقياسات عالية الدقة، والاتصالات الآمنة، والحوسبة المعقدة.

يكمن الفرق بين الشبكات الكمومية والإنترنت التقليدي في أن الشبكات التقليدية تنقل البتات التقليدية المكونة من 0 و1، بينما تتعامل الشبكات الكمومية مع البتات الكمومية (qubits). يمكن للبتات الكمومية أن تكون في حالة تراكب، كما يمكنها الارتباط مع عُقد بعيدة عبر التشابك الكمومي، مما يمنح الشبكات الكمومية القدرة على ربط أجهزة الاستشعار الكمومية الموزعة وموارد الحوسبة الكمومية. تشير المؤسسة الوطنية للعلوم إلى أن الشبكات الكمومية يمكن استخدامها مستقبلاً في مجالات مثل التنبؤ بالزلازل، والمراقبة الزراعية، وكشف موجات الجاذبية، وعلوم المواد، واكتشاف الأدوية، كما يمكنها توفير قدرات ملاحية بدون نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في البيئات التي تكون فيها إشارات الأقمار الصناعية محدودة، مثل الأنفاق، وتحت الماء، والمساحات تحت الأرض. بالنسبة لصناعة الاتصالات، فإن هذه الشبكات لا تقتصر على زيادة عرض النطاق الترددي أو تقليل زمن الوصول فحسب، بل تُحدث تغييراً في الشكل الأساسي للمعلومات، مما قد يحول شبكات الاتصالات من "قنوات لنقل البيانات" إلى "منصة تعاونية للاستشعار والحوسبة والقدرات الأمنية".

لا تزال هندسة الشبكات الكمومية تواجه قيوداً واضحة حالياً. فالحالات الكمومية شديدة التأثر بدرجة الحرارة، والاضطرابات البيئية، وفقدان الإرسال، كما أن مسافة انتشار الإشارات الكمومية عبر الألياف الضوئية أو الغلاف الجوي محدودة، ولا يمكن نسخ المعلومات الكمومية أو تضخيمها مباشرة مثل الإشارات التقليدية.

وهذا هو السبب الذي جعل المؤسسة الوطنية للعلوم تضع المكررات الكمومية، والتخزين الكمومي طويل العمر، والكاشفات الضوئية المتقدمة كمجالات تركيز رئيسية. تحتاج المكررات الكمومية إلى القدرة على تخزين الإشارات الكمومية وإعادة إرسالها وتوسيع نطاق الوصلة دون تدمير حالتها الكمومية، وهي مكون رئيسي لانتقال الشبكات الكمومية من المختبرات إلى البنية التحتية الحضرية، وأنظمة الطاقة، والاتصالات عبر المناطق. تشمل الاستثمارات ذات الصلة أيضاً منصة الاختبار الإقليمية QuantumGrid في تشاتانوغا بولاية تينيسي، والتي تستخدم كابلات الألياف الضوئية تحت الأرض الحالية لاختبار الإشارات الكمومية، وتستكشف إمكانية تطوير شبكات كمومية قابلة للتطبيق تجارياً ومخططات لمراكز الحوسبة الكمومية لتطبيقات شبكات الكهرباء. كما يعمل مركز الشبكات الكمومية (Center for Quantum Networks) المدعوم من المؤسسة الوطنية للعلوم على تطوير اختبارات شاملة تمتد من الألياف الضوئية إلى منصات الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، في محاولة لإنشاء حزمة تقنية متكاملة قادرة على ربط المعالجات الكمومية ونقل البيانات الكمومية.

ستعتمد التطورات المستقبلية في هذا المجال على موثوقية المكررات الكمومية، وعمر التخزين الكمومي، وكفاءة الكشف الضوئي، والتنسيق مع الوصلات عبر الأقمار الصناعية، وتكييف الألياف الضوئية تحت الأرض في المناطق الحضرية، وتوفر الكوادر المؤهلة في مجال الكم. مع قيام المؤسسة الوطنية للعلوم بالتزامن مع ذلك بدفع مبادرات مثل المختبر الافتراضي الوطني للكم، وشبكة البنية التحتية للكم وتقنية النانو بقيمة 100 مليون دولار، وبرنامج مختبرات NSF X-Labs بقيمة 1.5 مليار دولار، تنتقل الشبكات الكمومية تدريجياً من كونها موضوعاً بحثياً علمياً متقدماً إلى مرحلة بناء البنية التحتية. بالنسبة لصناعة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، لن يحل هذا التوجه محل شبكات الإنترنت والاتصالات المتنقلة الحالية على المدى القصير، لكنه سيخلق نقاط دخول للتطبيقات في مجالات مثل أمن شبكات الكهرباء، والملاحة في البيئات الخاصة، والحوسبة العلمية، والاتصالات الدفاعية، والاستشعار المتطور.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com