يتمتع هذا العرض بأهمية كبيرة نظرًا لأن الضوء هو "العمود الفقري" لأنظمة الاتصالات المعاصرة، ومن المتوقع أن تشكل الفوتونات المفردة العمود الفقري لأنظمة الاتصالات الكمومية المستقبلية.
فمثلما يصطاد الصيادون سمكة واحدة من سرب من الأسماك تسبح في النهر، نجح العلماء في معهد وايزمان مؤخرًا في انتزاع فوتون واحد من وميض الضوء.
هذا العرض له أهمية كبيرة لأن الضوء هو "العمود الفقري" لأنظمة الاتصالات المعاصرة، ومن المتوقع أن تشكل الفوتونات المفردة العمود الفقري لأنظمة الاتصالات الكمومية المستقبلية. يقول الدكتور باراك ديان، من قسم الفيزياء الكيميائية في معهد وايزمان للعلوم، والذي قاد البحث: "تستخدم أنظمة الاتصالات البصرية المعاصرة ومضات من الضوء، تحتوي على العديد من الفوتونات، لتمثيل كل جزء منها". البت هو نوع من التبديل الذي يمكن أن يكون في إحدى الحالتين: صفر أو واحد. في المقابل، يمكن العثور على "البت الكمي" في وقت واحد في أي مجموعة من الحالتين. يقول الدكتور دايان: «بمجرد أن ننتقل إلى التواصل الكمي، لن يكون هناك خيار سوى استخدام الفوتونات الفردية، التي يمثل كل منها «بتًا كميًا». ولذلك، فإن القدرة على التحكم في حركة الفوتونات الفردية تثير اهتمامًا كبيرًا، وتعزز إمكانية تطبيق تقنيات الكم المختلفة.
قام الدكتور دايان ومجموعته البحثية، بما في ذلك الدكتور سيرج روزنبلوم وطالب البحث أورال بيشلر، ببناء نظام معقد يجعل من الممكن "تمزيق" فوتون واحد عند الطلب. تعتمد الآلية التي طوروها على نتيجة فيزيائية تسمى تفاعل رامان لفوتون واحد، أو اختصارًا SPRINT. تعتمد هذه الآلية على العمل مع ذرة واحدة، أو بدلاً من ذلك، على نظام يشبه الذرة. يقول الدكتور دايان: "تتمثل ميزة نتيجة SPRINT في أنها سلبية تمامًا، أي أنها تعتمد فقط على التفاعل بين الذرة وومض الضوء الذي يضربها". وفي دراسة سابقة، استخدم العلماء نتيجة SPRINT كمفتاح للفوتونات الفردية، مما سمح لهم بتوجيه الفوتونات إلى مسارات مختلفة. في هذا العمل، تعمل كل ذرة كمصيدة وليس كمفتاح، وهي "تستخرج" فوتونًا واحدًا من تيار الفوتونات المتدفقة في مدارها، وتوجهه في اتجاه مختلف ثم تنطفئ بنفسها. وقد نشرت نتائج هذه الدراسة مؤخرا في المجلة العلمية Nature Photonics.
يعتمد النظام التجريبي للدكتور دايان وشركائه في البحث على مزيج من بعض التقنيات الأكثر تقدمًا اليوم: تبريد الذرات وحبسها باستخدام الليزر (في هذه الحالة، ذرات الروبيديوم)، وإنتاج أجهزة زجاجية صغيرة على شريحة سيليكون وإنتاج ألياف بصرية خاصة يقاس سمكها بمئات النانومترات. يقول الدكتور دايان: «من الممكن تسخير القدرة على حرف فوتون واحد من شعاع الفوتون لأغراض مختلفة، بدءًا من الأبحاث الأساسية وحتى التنصت على أنظمة الاتصال والتشفير الكمي، التي تعتمد على فوتونات مفردة».
