مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
تستفيد ناسا من أبحاث الكم لتعزيز الاتصالات الفضائية من خلال مشاريع مثل مختبر الكم في مركز جودارد لرحلات الفضاء وكاشف PEACOQ التابع لمختبر الدفع النفاث.
تحتفل وكالة ناسا باليوم العالمي للكم من خلال تسليط الضوء على مشاريعها البحثية الكمومية المختلفة في جميع أنحاء البلاد. يستخدم برنامج وكالة الفضاء للاتصالات والملاحة (SCaN) البحث الكمي لتعزيز قدرات الاتصالات الفضائية. تشمل المشاريع البارزة مختبر الكم في مركز جودارد لرحلات الفضاء ، والذي يركز على تجارب التشابك الكمي ، والمصفوفة المعززة للأداء في مختبر الدفع النفاث لعد كاشف كوانتا البصري (PEACOQ) ، والذي يتيح العد الدقيق للفوتونات الفردية. بالإضافة إلى ذلك ، يدرس مركز أبحاث جلين شبكات الكم الفضائية ، بينما يقوم مختبر الذكاء الاصطناعي الكمي التابع لمركز أميس للأبحاث (QuAIL) بتقييم إمكانات أجهزة الكمبيوتر الكمومية لمساعي ناسا لاستكشاف الفضاء.
اليوم ، تحتفل وكالة ناسا باليوم العالمي للكم والأبحاث الجارية في جميع أنحاء البلاد ، من كاشف الكم إلى التجارب التي يديرها المتدربون.
يستخدم مكتب برنامج الاتصالات الفضائية والملاحة (SCaN) التابع للوكالة هذا البحث الكمي لتعزيز الطريقة التي تتواصل بها وكالة ناسا ، حيث تواصل الوكالة استكشاف الفضاء بشكل أكبر.
قال بدري يونس ، نائب المدير المساعد لبرنامج SCaN التابع لناسا: “تعمل SCaN على تجارب الكم والمحاكاة والمزيد للمساعدة في بناء مستقبل الاتصالات الفضائية”. “إن بحثنا التكنولوجي وتطويرنا سيمكن ناسا من الاستكشاف بشكل أكثر أمانًا من أي وقت مضى.”
مختبر الكم في مركز جودارد لرحلات الفضاء
يستخدم مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند مختبره الكمومي الجديد لإجراء تجارب اتصالات كمومية.
هاري شو ، قائد أنشطة الحوسبة والاتصالات الكمومية ، هو سيد المختبر. أنشأ مختبر الكم ، وحدد التجارب ، ووجد بائعي المعدات التجارية القابلة للتطبيق. يقوم Shaw بإنشاء مسار خدمات الاتصالات الكمومية من خلال إجراء تجارب تتعلق بالتشابك الكمي – وهي الظاهرة التي يتم من خلالها إنشاء زوج من الجسيمات بطريقة تجعل الحالات الكمية الفردية لكل منهما غير محددة حتى يتم قياسها ، ويحدد فعل القياس النتيجة. من قياس الآخر ، حتى عندما تفصل بينهما مسافات كبيرة.
هاري شو ، مسؤول الاتصالات الكمومية وأنشطة الحوسبة في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، يعطي باربرا آدي ، مديرة السياسات والاتصالات الاستراتيجية في SCaN ، والزائرين جولة في مختبر الكم. الائتمان: ناسا
يتكون مختبر Goddard الكمومي من موظفين متفرغين ومتدربين يشاركون في مشروع التدريب الداخلي (SIP) التابع لـ SCaN . بصفته مرشدًا لأكثر من 20 عامًا ، قام Shaw بتوجيه العديد من الطلاب الذين يعملون في مجال تقنيات الاتصالات الفضائية. يطور شراكات مع الجامعات والوكالات الحكومية الأخرى لتحديد المتدربين الذين يسعون للحصول على درجات عليا ودكتوراه تتقاطع مع الاتصالات الكمية ويدعوهم ليكونوا متدربين في المختبر.
قال شو: “بمجرد أن تبدأ كل جلسة متدرب ، نقود أنشطة البحث والتطوير للطلاب المتعلقة بالاتصالات الفضائية باستخدام الميكروويف ، والتكنولوجيا البصرية ، والكمية”. “نحن نوجه الطلاب الجدد خلال فترة تدريبهم ونساعدهم على تطبيق معارفهم وخبراتهم في مشاريع ناسا القيّمة التي تفيد الوكالة والطلاب.”
يعمل المتدربون جنبًا إلى جنب مع الموظفين للإشراف على المختبر وإجراء العديد من التجارب المستمرة. إحدى هذه التجارب هي التحقيق في خدمات إدارة البيانات المستندة إلى مجموعة النظراء. يعمل المتدربون مع مهندس أمن تكنولوجيا المعلومات الرائد لتطوير الخدمات السحابية الكمية وفقًا لجميع متطلبات أمن تكنولوجيا المعلومات التابعة لناسا. تشمل التجارب الأخرى دراسة الزخم الزاوي البصري ، وتطوير الدوائر الكمومية ، وتقييم الحوسبة الكمومية كخدمة ، مما يلغي الحاجة إلى تطوير أو شراء أجهزة كمبيوتر كمومية باهظة الثمن.
تعتمد الحوسبة الكمومية على البتات الكمومية أو الكيوبتات. على عكس أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، حيث يجب أن يكون للبت قيمة إما صفر أو واحد ، يمكن للكيوبت أن يمثل صفرًا أو واحدًا أو كلا القيمتين في وقت واحد. يسمح تمثيل المعلومات بالكيوبت بمعالجة المعلومات بطرق لا مثيل لها في الحوسبة الكلاسيكية ، مع الاستفادة من ظواهر مثل التشابك الكمومي. على هذا النحو ، قد تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة نظريًا على حل مشكلات معينة في غضون أيام قليلة قد تستغرق ملايين السنين على جهاز كمبيوتر تقليدي.
كاشف الكم لمختبر الدفع النفاث
طور مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ( JPL ) في جنوب كاليفورنيا جهازًا يمكنه عد أعداد هائلة من الفوتونات المفردة بدقة لا تصدق. يمكن لمصفوفة محسّنة الأداء لحساب كوانتا البصري (PEACOQ) تحويل كيفية تبادل أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، التي تقع على بعد آلاف الأميال ، كميات هائلة من البيانات الكمية.
قالت إيوانا كرايسيو ، عضو فريق مشروع PEACOQ ، وهي باحثة ما بعد الدكتوراه في مختبر الدفع النفاث: “كان نقل المعلومات الكمومية عبر مسافات طويلة ، حتى الآن ، محدودًا للغاية”. “يمكن لتقنية كاشف جديدة مثل PEACOQ أن تقيس فوتونات مفردة بدقة جزء من النانو ثانية تمكن من إرسال المعلومات الكمومية بمعدلات أعلى ومسافات أبعد.”
المحاكاة الكمومية لمركز أبحاث جلين
يدرس فريق الاتصالات الكمومية في مركز جلين للأبحاث التابع لوكالة ناسا في كليفلاند التقنيات والبنى التي يمكنها تمكين شبكات الكم الفضائية.
الفريق ، بقيادة الباحث الرئيسي الدكتور جون ليكي ، يميز أحدث الأجهزة الكمومية في المختبر ويغذي معلومات الأداء هذه في النماذج ، بحيث يمكن تحليل أداء الأجهزة ضمن بنى الشبكات القائمة على الفضاء. هذا التحقق من الأجهزة الكمومية ونماذج الشبكة والتحقق منها هو محور تركيز مختبر ناسا لقياس الكم (NQML).
يقوم فريق NQML ، والذي يتضمن غالبًا الطلاب المشاركين في مشروع التدريب SCaN ، بتنفيذ أنشطة تجريبية ونظرية. يعمل كريس نادو ، المتدرب في SCaN للعام الثاني ، على تحسين محاكاة مبادلة التشابك الكمي. يكتب الكود ، ويبحث في الأسس الرياضية للسمات المحتملة للمحاكاة ، ويطور حالات الاختبار للتحقق من مخرجات المحاكاة.
قال نادو: “نحاول أن نصمم اتصالات الأقمار الصناعية التي تستخدم الفوتونات المتشابكة كحاملات للمعلومات الكمية لنقل الرسائل على عكس أساليب الاتصالات التقليدية الحالية”. “هذا ذو أهمية خاصة بسبب الأمان الذي تضمنه مبادئ ميكانيكا الكم ، ومحاكاة مثل هذه الشبكات هي مفتاح التطوير النهائي للاتصالات الكمومية في العالم الحقيقي عبر مسافات طويلة.”
فريق QuAIL التابع لمركز أبحاث أميس
يقوم مختبر الذكاء الاصطناعي الكمي التابع لوكالة ناسا (QuAIL) ، في مركز أبحاث أميس بولاية كاليفورنيا ، بتقييم إمكانات أجهزة الكمبيوتر الكمومية. هدف فريق QuAIL هو إثبات أن الحوسبة الكمومية قد تحسن يومًا ما بشكل كبير مساعي ناسا لاستكشاف الفضاء.
تقوم الدكتورة إليانور ريفيل وفريقها من المهندسين بإجراء تحليل نظري وتجريبي للحوسبة الكمومية والخوارزميات ، والتحقيق في تطبيقاتها مع مشكلات حسابية صعبة.
يُشرك اليوم العالمي للكم الجمهور في فهم ومناقشة علوم وتكنولوجيا الكم. يساعدنا الكم على فهم الطبيعة في أهم مستوياتها ، وتطوير التقنيات الضرورية للحياة اليومية ، وإحداث ثورة في مستقبل العلوم والتكنولوجيا.
