فيزياء الضوء المضغوط والمتشابك: مراجعة للتقدم في توليد موارد الكم وتطبيقاتها في الاتصالات الكمومية

الملخص

توفر هذه المقالة تحليلاً مفصلاً لـ الأسس النظرية والتقدم التجريبي المتطور المتعلق بالضوء المضغوط (Squeezed Light) والضوء المتشابك (Entangled Light)، وهما موردان كموميان لا غنى عنهما لتقنيات الاتصالات من الجيل التالي. نبدأ بترسيخ الوصف الميكانيكي الكمومي الصارم لهذه الحالات غير الكلاسيكية، حيث نفصّل الآلية الأساسية لخفض التباين في حالات الضوء المضغوط إلى ما دون حد الكم القياسي (SQL)، ونوضح الترابطات الكمومية القوية الكامنة في أزواج الفوتونات المتشابكة. بعد ذلك، نراجع بشكل نقدي التقنيات التجريبية الرئيسية لتوليد هذه الموارد، بما في ذلك التحويل البارامتري التلقائي للأسفل (SPDC)، والخلط الموجي الرباعي (FWM)، والمذبذبات البارامترية المعززة بالتجويف (OPOs)، مع التركيز على التطورات الأخيرة في مجالات الكفاءة والنقاء الطيفي وعرض النطاق. يستكشف جوهر هذه المراجعة الدور المحوري للضوء المضغوط والمتشابك في تطبيقات الاتصالات الكمومية المتقدمة، مثل توزيع المفاتيح الكمومية (QKD) - وبالتحديد QKD للمتغيرات المستمرة (CV-QKD) وQKD للمتغيرات المتقطعة (DV-QKD) - والنقل الآني الكمومي (Quantum Teleportation)، وتطوير المعيدات الكمومية (Quantum Repeaters). نناقش التحديات المستمرة المتعلقة باللا تماسك (Decoherence)، وفقدان الإرسال، والتوسيع، جنباً إلى جنب مع المنظورات المستقبلية الحاسمة، بما في ذلك ضرورة الدمج الضوئي على مستوى الرقاقة (IQP) واستخدام الروابط الكمومية القائمة على الأقمار الصناعية للاتصالات العابرة للقارات.