هل يمكن التنبؤ بالوجهة الأخير للأجسام الكمومية؟
إذا شبهنا الأجسام المتحركة بزخات المطر التي تجري في مزراب وينتهي الأمر بها في بركة صغيرة، فإن الأجسام الكمومية المتحركة كزخات المطر التي قد ينتهي بها الأمر في عدة برك وفي نفس الوقت، لكن معرفة أي من هذه البرك سوف تذهب إليها تلك الأجسام قد أعيا العلماء لسنوات.
تمكن اليوم فريق من جامعة ييل من اشتقاق صيغة تساعدهم على فهم المكان الذي تهبط فيه الأجسام الكمية عندما تنتقل من مكان إلى آخر، قفزة كهذه قد تسلط الضوء على التحكم بالأنظمة الكمومية المفتوحة في حالاتٍ عديدة.
يعقب على هذا الأمر فيكتور ألبرت؛ المؤلف الرئيسي لهذه الدراسة المنشورة في مجلة «Physical Review X»: «إن الصيغة التي توصلنا إليها اتضح أنها مفيدة جدًا في تشغيل الحواسيب الكمومية، ونتائجنا تدل، في مبدئها، على أننا نستطيع هندسة “مزاريب الأمطار” و”البوابات” في نظام يتلاعب بالأجسام الكمومية، سواء كان بعد هبوطها أم أثناء تدفقها الفعلي.»
مما سبق ذكره، فإن المزاريب والبوابات تعبر عن فكرة التوزيع؛ عملية تعتبر بالعادة مدمرة للخصائص الكمومية الهشة، لكن يمكن هندسة هذا الأمر أحيانًا للتحكم وحماية تلك الخصائص.
إحدى مبادئ الفيزياء الجوهرية أن الأجسام سوف تتحرك حتى تصل إلى حالة من الطاقة المنخفضة أو التأريض، لكن في الأنظمة الكمومية، يمكن أن يوجد عدة تأريضات لأن الأنظمة الكمومية يمكن تواجدها في عدة حالات في نفس الوقت – يعرف هذا باسم التراكب – وهذه هي الحالات التي تأتي فيها تلك المزاريب أو البوابات، استخدم فيكتور ألبرت وليانج جيانغ – بروفيسور الفيزياء التطبيقية في جامعة ييل وجزء من فريق الدراسة – هذه الآليات لتكوين صيغة لاحتمالية هبوط الأجسام الكمومية على بقعة أو أخرى، وأظهرت الصيغة أن هنالك حالة وحيدة يصبح التراكب فيها أمرًا مستحيلًا أي عندما سقطت قطرة كمومية تراكبية على بركة مسبقًا دون أن تسقط بعد على البركة الأخرى.
يضيف فيكتور ألبرت موضحًا: «بكلمات أخرى، فإن هكذا حالة من التراكب تخسر دائمًا بعضًا من خصائصها الكمومية عندما تتدفق القطرة بشكل كامل إلى كلا البركتين»، كلا المفهومين الذي ناقشناهما سيكون مفيدًا في بناء الحواسيب الكمومية، يجدر الذكر أن فيكتور يعتقد أنه كلما تابع المجتمع البحثي تطويره من المنصات التكنولوجية الداعمة لكذا أنظمة كمومية، كلما احتاج إلى معرفة ما هو ممكن وليس ممكن.
ترجمة: قصي ابوشامة
تدقيق: جمان الرشدان
