في تطور سيثير ثورة في الحوسبة الكمومية أو سيمنح الفيزيائيين عذرًا جديدًا لتجنب القيام بأي شيء يدويًا، قام باحثون في معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا (ISTA) بعرض طريقة لتشابك الكيوبتات باستخدام 'حمام كمومي' - دون تحكم نشط، دون قياسات متكررة، فقط تيار من الفوتونات المترابطة يقوم بكل العمل الشاق. نُشرت التجربة في Physical Review X، وأخيرًا أثبتت توقعًا قُدِّم قبل أكثر من 20 عامًا، مما يمثل المرة الأولى التي يتم فيها تجميع الحالات المتشابكة ذاتيًا.

التشابك، الظاهرة الكمومية التي تسمح للجسيمات بمشاركة ارتباطات تتحدى المنطق الكلاسيكي، أمر حاسم لبناء أجهزة كمبيوتر وشبكات كمومية أكبر. في السابق، كان على العلماء إما إرسال فوتون واحد يتم التحكم فيه بنشاط بين الكيوبتات أو مطابقة الفوتونات من كل كيوبت - وهي طريقة حصلت على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2022 ولكنها لا تزال تعتمد على الاختيار اللاحق ولا تعمل دائمًا.

هنا يأتي دور أليخاندرو أندريس-خوانيس ويوهانس فينك في ISTA، اللذين قررا مع زملائهم الدوليين ترك البيئة تقوم بالعمل. 'الحمام الكمومي' الخاص بهم - وهو مصدر مشترك لجزيئات الضوء المترابطة - يقوم تلقائيًا بمزامنة الكيوبتات البعيدة، مما يثبت التشابك حتى بعد عمر الكيوبتات نفسها. يقول فينك: 'في طريقتنا، الحمام الكمومي هو مصدر التشابك. إنه يخلق حالة أرضية جديدة من خلال تيار مستمر من الفوتونات المترابطة.' النتيجة: حالات متشابكة تظل متاحة للمعالجة الكمومية عند الحاجة، بدلاً من لحظات عابرة.

استخدم الفريق فوتونات الميكروويف لربط الكيوبتات بمصدر الفوتونات، مستفيدين من طاقتها المنخفضة وتقنية الكيوبتات فائقة التوصيل الحالية. لتأكيد أن الكيوبتات متزامنة بالفعل، استخدموا التصوير المقطعي الكمومي، مع أخذ قياسات تستغرق 20-80 نانوثانية فقط (النانوثانية هي جزء من مليار من الثانية) لإعادة بناء الحالات الكمومية.

هذا النموذج الأولي لإثبات المفهوم هو 'طريقة بسيطة نسبيًا يمكن توسيعها لمزامنة كيوبتات بعيدة متعددة'، كما يقول أندريس-خوانيس. لكنها ليست فعالة بعد - حيث تنقل حاليًا حوالي 10٪ فقط من التشابك المتاح في الحمام. يشتبه الباحثون في أن الفجوة التي استمرت 20 عامًا بين النظرية والتجربة ترجع إلى أن الظروف المثالية الأصلية كانت مثالية جدًا بالنسبة للمختبرات الواقعية. ومع ذلك، يقدم النموذج الأولي فرصًا جديدة لتجارب البصريات الكمومية ويمكن أن يساعد في دفع المعالجات الكمومية نحو التشغيل المتسامح مع الأخطاء. لأنه بصراحة، من لا يريد التشابك على الطيار الآلي؟