لو تشاو يانغ

لو تشاو يانغ (مواليد 1982 ^{[ 3 ]} ) هو فيزيائي صيني يركز عمله على تكنولوجيا الكم . ^{[ 4 ]} وقد وصفه الحائز على جائزة نوبل أنطون زيلينغر بأنه "ساحر الفوتونات المتشابكة " ، ويُعرف لو أيضًا بعمله في مجال النقل الكمي ، بما في ذلك مشاركته في قيادة تطوير حاسوب جيوتشانغ الكمي الضوئي مع زميله بان جيان وي . ^{[ 5 ]}

وُلد لو في مقاطعة تشجيانغ الصينية عام 1982، ونشأ في منطقة ريفية بمدينة جينهوا ، والتحق بمدرسة دونغيانغ الثانوية. ^{[ 6 ]} قرر دراسة الفيزياء في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC) بعد سماعه محاضرة ألقاها بان جيانوي حول النقل الكمومي . ^{[ 7 ]}

بدأ لو العمل مع بان خلال سنته الجامعية الثالثة في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية، بعد أن التقيا في حفل عشاء. ^{[ 8 ]} وفي وصفه لظروف عمله المبكر مع بان، قال لو في مقابلة: "لم تكن تقنية الكم رائجة آنذاك، وكان التمويل المتاح لنا أقل بكثير. لم يكن دافعنا طموحًا لدرجة بناء حاسوب كمي عملي، بل كان البحث في مسائل جوهرية في تقنية الكم." ^{[ 8 ]}

بتشجيع من بان للدراسة في الخارج، ^{[ 4 ]} غادر لو جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (بعد حصوله على درجة الماجستير منها) عام 2008 متوجهًا إلى جامعة كامبريدج . في كامبريدج، تحوّل تركيزه من معالجة الفوتونات إلى ابتكار مصادر موثوقة للفوتونات المفردة ذات الجودة البحثية. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

في عام 2011، وبعد حصوله على درجة الدكتوراه من جامعة كامبريدج، عاد لو إلى جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية كأستاذ. ^{[ 4 ]} وكان جزءًا من الدفعة الأولى لبرنامج " ألف موهبة" الصيني للشباب، وهو برنامج لاستقطاب المواهب يهدف إلى جلب الباحثين الشباب إلى الصين. ^{[ 11 ]}

العلم عملية تدريجية. أولًا، تجعل المستحيل ممكنًا. ثم تعمل على تحسينه. — لو تشاو يانغ، مجلة ساينتفك أمريكان ، ١٤ أغسطس ٢٠١٩

يُعدّ التشابك الكمومي أحد أغرب تنبؤات الفيزياء الكمومية؛ وقد وصفه آينشتاين بازدراء بأنه "تأثير غريب عن بُعد" ( spukhafte Fernwirkung ). ^{[ 12 ]} يُقال إن الجسيمات الكمومية متشابكة عندما تكون خصائصها مترابطة تمامًا لدرجة أنه حتى لو كانت الجسيمات متباعدة، فإن قياس أحدها يُعطي معلومات عن شركائه المتشابكين. ^{[ 13 ]}

خلال سنواته الأولى في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية، ركز لو على الفوتونات المتشابكة . فعلى سبيل المثال، استخدم أربعة فوتونات متشابكة لإثبات خوارزمية شور للتحليل إلى عوامل ^{[ 14 ]} ، وفي عام 2007 قاد أول فريق ينجح في تشابك ستة فوتونات. ^{[ 15 ]} وقد وصفه أنطون زيلينغر ، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2022 عن عمله في مجال تشابك الفوتونات ، بأنه "ساحر الفوتونات المتشابكة". ^{[ 4 ]}

تستخدم تقنية النقل الكمومي الفوتونات المتشابكة لنقل الخصائص الكمومية عبر مسافات طويلة. في عام 1997، نجح العلماء في نقل خاصية كمومية واحدة، ولكن لم يتمكن لو وبان من نقل خاصيتين كموميتين في آن واحد إلا في عام 2015، وهو إنجاز وصفته مجلة "فيزيكس وورلد " بأنه "هرجولي" ، واعترفت به كـ"إنجاز العام" لعام 2015. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يتطلب نقل خاصيتين تشابكًا فائقًا لفوتونين؛ أما نقل ثلاث خصائص فيتطلب التحكم في عشرة فوتونات. ^{[ 16 ]} وبحلول عام 2019، تمكن لو وبان من التحكم في 20 فوتونًا غير قابل للتمييز، وهو ما وصفته مجلة الفيزياء بأنه "إنجاز بارز في مجال الحوسبة الكمومية". ^{[ 18 ]}

كان لو مشاركًا بشكل وثيق في المشروع الذي صمم وأطلق القمر الصناعي الصيني ميسيوس . يستخدم هذا القمر، الذي أُطلق عام 2017، الفوتونات المتشابكة لتمكين توزيع المفاتيح الكمومية عبر مسافات عالمية. ^{[ 19 ]} كما يُستخدم القمر لإجراء تجارب كمومية في الفضاء. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

تتطلب الحوسبة الكمومية، عند استخدامها للفوتونات كوحدات بت كمومية، مصادر موثوقة للفوتونات المفردة. ^{[ 22 ] [ 23 ]} والمثالي هو "مصدر فوتون مفرد حتمي عند الطلب، يُصدر نبضات ضوئية بنمط استقطاب وزماني مكاني محدد بدقة، ويحتوي على فوتون واحد فقط". ^{[ 24 ]}

خلال سنوات دراسته العليا في كامبريدج، عمل لو على تطوير النقاط الكمومية كمصادر للفوتونات المفردة ، مستخدمًا التألق الرنيني لتوليد فوتونات انتقائية الدوران. ^{[ 25 ]} وعندما عاد إلى جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية عام 2011، أنشأ مختبرًا جديدًا للعمل على مصادر الضوء الكمومي الصلبة هذه. ^{[ 26 ]} ركز جزء كبير من هذا العمل على تحسين موثوقية وإنتاجية الفوتونات المفردة المولدة بواسطة النقاط الكمومية. ^{[ 23 ]}

لتحسين كفاءة توليد الفوتونات المفردة، بذل فريق لو جهودًا كبيرة لتقليل فقدان الفوتونات. وقد وُصفت إحدى الأبحاث المنشورة عام 2019، ^{[ 27 ]} في مجلة Nature Photonics بأنها "بحث رائد" و"إنجاز بارز... مصدر فوتونات مفردة يُصدر فوتونات مفردة مستقطبة بكفاءة تزيد عن 50%، مع اقترابها من عدم التمييز التام." ^{[ 28 ]}

في عام 2020، كان لو يعمل على تحسين قابلية التوسع لمصادر الفوتونات الكمومية لاستخدامها في أخذ عينات البوزونات للحوسبة الكمومية. ^{[ 7 ]}

في عام 2025، حقق فريق لو إنجازاً هاماً في التعامل مع فقدان الفوتونات، حيث خفضه إلى ما دون الحد المطلوب. ^{[ 10 ]}

جيوتشانغ (بالصينية: 九章) هو أول حاسوب كمومي قائم على الفوتونات يحقق التفوق الكمومي ، أي أنه قادر على حل مشكلة يعجز أي حاسوب تقليدي عن حلها في وقت معقول. وقد تحقق التفوق الكمومي سابقًا مرة واحدة فقط، في عام 2019، بواسطة حاسوب سايكامور من جوجل . إلا أن حاسوب جوجل كان يعتمد على مواد فائقة التوصيل، وليس على الفوتونات. ^{[ 29 ]} وفي معرض شرحها للفرق بين جيوتشانغ وسايكامور، أوضحت مجلة ساينتفك أمريكان : "يستخدم سايكامور حلقات معدنية فائقة التوصيل لتشكيل الكيوبتات ؛ أما في جيوتشانغ، فالفوتونات نفسها هي الكيوبتات." ^{[ 30 ]}

في عام 2020، أعلن فريق من الباحثين الصينيين بقيادة لو وبان جيانوي ^{[ 5 ]} عن تحقيق التفوق الكمومي باستخدام حاسوبهم الكمومي الضوئي، الذي أطلقوا عليه اسم "جيو تشانغ" نسبةً إلى نص رياضي قديم. ^{[ 31 ]} وفي وصفٍ لنتائجهم، ذكر فيليب بول في مجلة نيتشر أن الفريق "تمكن من إيجاد حلول لمسألة أخذ عينات البوزونات في غضون 200 ثانية. ويُقدّرون أن هذه الحلول ستستغرق 2.5 مليار سنة لحسابها على حاسوب تايهولايت العملاق الصيني - أي بتفوق كمومي يبلغ حوالي 10^14." ^{[ 5 ]}

بعد عام 2020، واصل بان ولو تحسين إعدادات وأداء برنامج جيوتشانغ. ^{[ 32 ]} وفي عام 2026، ووفقًا لصحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست ، أفاد علماء جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية أن الإصدار الحالي من جيوتشانغ 4.0 "أنجز مهمة أخذ عينات من بوزونات غاوسية في 25 ميكروثانية فقط - وهي عملية حسابية قدروا أنها ستستغرق من أقوى حاسوب عملاق في العالم، إل كابيتان في الولايات المتحدة، أكثر من 10^42 سنة لإنجازها." ^{[ 33 ]}

انتقد لو زملاءه لتضخيمهم المفرط لأهمية الحواسيب الكمومية، مُشبهاً مشكلة التحكم في الكيوبتات بمحاولة جعل عشرة قطط صغيرة تقف في صف واحد. ^{[ 34 ]} ونقلت عنه صحيفة تشاينا ديلي قوله: "إن بناء حاسوب كمومي هو سباق بين البشر والطبيعة، وليس بين الدول". ^{[ 35 ]}

• جائزة الاختراق العالمي لعام 2015 (مع بان جيانوي) لكونه "أول من حقق النقل الكمي المتزامن لخاصيتين متأصلتين لجسيم أساسي - الفوتون". ^{[ 16 ]}
• جائزة فريسنل لعام 2017 ( الجمعية الفيزيائية الأوروبية ) ^{[ 36 ]} لـ "الإنجاز المتميز في مصادر الضوء الكمي، والنقل الكمي، والحوسبة الكمومية البصرية" ^{[ 37 ]}
• جائزة نيوكومب كليفلاند لعام 2018 من الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم كمؤلف مشارك للورقة العلمية المتميزة للعام السابق المنشورة في مجلة ساينس بعنوان "توزيع التشابك القائم على الأقمار الصناعية على مدى 1200 كيلومتر" ^{[ 38 ] [ 39 ].}
• ميدالية أدولف لومب لعام 2020 لـ "المساهمات الكبيرة في تقنيات المعلومات الكمومية البصرية، وخاصة في مصادر الفوتون الواحد عالية الأداء، والنقل الكمومي، والحوسبة الكمومية البصرية" ^{[ 40 ]}
• جائزة رولف لانداور وتشارلز إتش بينيت لعام 2021 من الجمعية الفيزيائية الأمريكية في الحوسبة الكمومية لـ "المساهمات الهامة في علوم المعلومات الكمومية البصرية، وخاصة في مصادر الضوء الكمومي الصلبة، والنقل الكمومي، والحوسبة الكمومية البصرية." ^{[ 8 ]}
• 2021 جيمس ب. جوردون التذكاري للمتحدثين تكريماً لورقة بحثية لعام 2020 بعنوان "الميزة الحسابية الكمومية باستخدام الفوتونات" ^{[ 41 ] [ 42 ]}
• جائزة الإلكترونيات الكمومية لعام 2026 من جمعية IEEE للضوئيات "للعمل الرائد في مصادر الفوتون الواحد والحوسبة الكمومية البصرية" ^{[ 43 ]}