علماء الفيزياء الكمومية يبتكرون فضاء مكونا من 37 بُعدا
أردني – تمكّن فريق من الباحثين في الفيزياء الكمومية من إنشاء جزيئات ضوئية تحضر فعليًا في 37 بُعدًا في آنٍ واحد، في تجربة تهدف إلى اختبار فرضية متطرفة تتعلق بإحدى المفارقات الكمومية الشهيرة. وقد نُشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة Science Advances.
ووفقًا لتشنغهاو ليو، الباحث في الجامعة التقنية الدنماركية، فإن هذه التجربة تؤكد أن الفيزياء الكمومية أكثر تعقيدًا من التصورات الكلاسيكية، وربما لا يزال أمامنا الكثير لفهم أبعادها بالكامل حتى بعد مرور قرن على اكتشافها.
دراسة تشابك كمومي معقد
ركز الباحثون على “حالة غرينبرجر-هورن-زايلينجر” (GHZ)، التي توضح إمكانية بقاء الجزيئات الكمومية متشابكة عبر مسافات كبيرة، وهي ظاهرة معروفة منذ أكثر من 30 عامًا. في أبسط صورها، يتيح هذا التشابك بين ثلاثة جسيمات معرفة خصائص أحدها من خلال التفاعل مع الجسيمين الآخرين.
سعى ليو وفريقه إلى توسيع هذا المفهوم عبر تجربة أكثر تطرفًا، حيث أرادوا دراسة سلوك الفوتونات—جزيئات الضوء—في سياق يتجاوز التفسيرات الكلاسيكية التقليدية. ووفقًا للحسابات، يجب أن تكون الفوتونات في حالات كمومية معقدة للغاية، مما يجعلها تظهر وكأنها موجودة في 37 بُعدًا مختلفًا.
تنفيذ التجربة ونتائجها
لاختبار هذه الفرضية، قام الباحثون بتحويل النسخة متعددة الأبعاد من حالة GHZ إلى سلسلة من نبضات الضوء شديدة التماسك، أي التي تتميز بتجانس عالٍ في اللون وطول الموجة، مما يسمح بالتحكم الدقيق فيها.
وأوضح ليو أن النظام المستخدم لقياس هذه الحالة يستند إلى نفس المبادئ الرياضية التي تحكم الفيزياء الكمومية، مما أتاح إنتاج بعضٍ من أكثر الظواهر الكمومية غرابةً وتعقيدًا. وأشار إلى أن هذه التجربة تتطلب معدات فائقة الاستقرار ومعايرة عالية الدقة نظرًا لتعقيدها التقني.
تأثيرات مستقبلية على الحوسبة الكمومية
من جانبه، علّق البروفيسور أوتفريد غونه من جامعة “زيغن” الألمانية بأن هذه النتائج قد تحتفظ بأهميتها حتى بعد مرور قرن، إذ تساهم في فهم كيفية تسخير الحالات الكمومية للفوتونات والذرات في معالجة المعلومات، وهو ما قد يكون له تطبيقات مهمة في مجال الحوسبة الكمومية.
وأكد ليو أن الأبحاث المستقبلية ستركز على كيفية تسريع العمليات الحسابية من خلال تشفير المعلومات في حالات كمومية مماثلة لتلك التي تم تحقيقها في هذه التجربة الفريدة ذات الأبعاد الـ 37.
