اختراع “ناي كمومي” يمكنه أن يجعل جزيئات الضوء تتحرك معًا!

محمد علواني
محمد علواني

3 د


ابتكر علماء الفيزياء بجامعة شيكاغو نايًا كميًا "quantum flute" يمكنه إجبار جزيئات الضوء على التحرك معًا بطريقة لم يسبق لها مثيل من قبل.

وُصف هذا الاختراع في دراستين تم نشرهما في مجلة Physical Review Letters و Nature Physics. ومن شأن هذا الاختراع الجديد أن يمهّد الطريق نحو إدراك ذكريات الكم أو أشكال جديدة من تصحيح الخطأ في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، ومراقبة الظواهر الكمية التي لا يمكن رؤيتها في الطبيعة.

ويعمل مختبر البروفيسور ديفيد شوستر على البتات الكمومية quantum bits، التي هي بمثابة المكافئ الكمي لبتات الكمبيوتر "computer bit" والتي تستفيد من الخصائص الغريبة للجسيمات على المستوى الذري ودون الذري؛ للقيام بأشياء عسيرة بخلاف ذلك أيضًا.

وكان العلماء، في هذه التجربة، يعملون على جسيمات الضوء، المعروفة بالفوتونات، في طيف الميكروويف.

يتكون النظام الذي ابتكره هؤلاء العلماء من تجويف طويل مصنوع في كتلة واحدة من المعدن، ومصمم لحبس الفوتونات عند ترددات الميكروويف، ويتكون هذا التجويف عن طريق حفر ثقوب تعويض مثل الثقوب في الفلوت.

ومن جانبه قال البروفيسور ديفيد شوستر: "تمامًا كما هو الحال في الآلة الموسيقية، يمكنك إرسال طول موجي واحد أو عدة أطوال موجية للفوتونات عبر كل شيء، وكل طول موجي يُنشئ "ملاحظة" يمكن استخدامها لتشفير المعلومات الكمومية".

ذو صلة

على أنه يمكن للباحثين بعد ذلك التحكم في تفاعلات "الملاحظات" باستخدام بت كمومي quantum bit رئيسي، ودائرة كهربائية فائقة التوصيل.

لكن أغرب ما اكتشفوه كان الطريقة التي تتفاعل بها الفوتونات مع بعضها؛ فنادرًا ما تتفاعل الفوتونات، إنها ببساطة تمر عبر بعضها البعض. مع التحضير المضني، يمكن للعلماء في بعض الأحيان حث فوتونين على التفاعل مع بعضهما.

قال شوستر: "هنا نفعل شيئًا أكثر غرابة". وتابع قائلًا: "في البداية لا تتفاعل الفوتونات على الإطلاق، ولكن عندما تصل الطاقة الكلية في النظام إلى نقطة تحول، فإنهم جميعًا يتفاعلون، فجأة، مع بعضهم البعض".

ولا شك أن وجود الكثير من الفوتونات "تتحدث" مع بعضها البعض في تجربة معملية أمر غريب للغاية. قال شوستر: "في العادة، تكون معظم تفاعلات الجسيمات بين اثنين منها فقط؛ حيث يتنافر جسيمان أو يجتذبان بعضهما البعض".
واستطرد قائلًا: "إذا أضفت ثالثًا، فعادة ما يظلون يتفاعلون بالتتابع مع بعضهم واحدًا تلو الآخر. لكن هذا النظام يجعلهم جميعًا يتفاعلون في نفس الوقت".

اختبرت تجارب هؤلاء العلماء ما يصل إلى خمس "ملاحظات" فقط في المرة الواحدة، لكنهم تمكنوا، في النهاية، من تخيل تشغيل مئات أو آلاف الملاحظات من خلال كيوبت qubit واحد للتحكم فيها.

وأفاد شوستر أنه في عملية معقدة مثل الكمبيوتر الكمي، يريد المهندسون التبسيط في كل مكان يمكنهم فيه، فإذا كنت تريد بناء كمبيوتر كمي بألف بتة bits ويمكنك التحكم فيها جميعًا من خلال جزء واحد، فسيكون ذلك اكتشاف لا يقدر بقيمة".

ويأمل الباحثون أيضًا أن يكون الاكتشاف مفيدًا لمحاكاة الظواهر الفيزيائية المعقدة التي لا يمكن رؤيتها على الأرض، بما في ذلك ربما حتى بعض فيزياء الثقوب السوداء.

ومن جانبه، قال سريفاتسان شاكرام؛ المؤلف الأول المشارك في الورقة البحثية، والأستاذ المساعد في جامعة روتجرز: "عادةً ما تحدث التفاعلات الكمومية عبر مقاييس من الطول والوقت صغيرة جدًا أو سريعة، بحيث لا يمكن رؤيتها. ولكن في نظامنا الجديد، يمكننا قياس فوتونات مفردة، ومراقبة تأثير التفاعل أثناء حدوثه. إنه أمر رائع حقًا".

عبَّر عن رأيك

إحرص أن يكون تعليقك موضوعيّاً ومفيداً، حافظ على سُمعتكَ الرقميَّة واحترم الكاتب والأعضاء والقُرّاء.

ذو صلة

منظمة ألمانية تطالب بمنع الرجال اللّاحمين من ممارسة الجنس وإنجاب الأطفال!

طالب الفرع الألماني من منظمة (People for the Ethical Treatment of Animals (PETA)) بمنع جميع الرجال الذين يأكلون اللحوم من ممارسة الجنس- لأنه أحد أعراض "الذكورة السامة".

زعمت المجموعة أن الرجال يساهمون أكثر بكثير من النساء في أزمة المناخ، ويرجع ذلك أساسًا إلى كمية اللحوم التي يأكلونها.

وأشارت إلى بحث من العام الماضي نُشر في المجلة العلمية PLOS One، الذي وجد أن الرجال يتسببون بانبعاث غازات الاحتباس الحراري بنسبة 41 في المائة أكثر من الإناث بسبب عاداتهم الغذائية.

اقترح البحث أن على النساء "الإضراب عن الجنس لإنقاذ العالم" وحتى أنّه ذكر منع الرجال آكلة اللحوم من إنجاب الأطفال. وأشارت إلى أن كل طفل لم يولد سيوفر 58.6 طنًا من ثاني أكسيد الكربون سنويًا.

اتهم دانيال كوكس، قائد فريق حملة بيتا ألمانيا الآباء بإثبات رجولتهم على ما يبدو من خلال استهلاك اللحوم بشكل واضح.


حقيقة أن" سادة الشواء "الألمان يعتقدون أن عليهم إثبات رجولتهم لأنفسهم وأقرانهم من خلال تناول اللحوم ليس فقط على حساب الحيوانات، يوجد الآن دليل علمي على أن الذكورة السامة تضر أيضًا بالمناخ.

دانيال كوكس

بالإضافة إلى اقتراح حظر على الجنس والتكاثر، يعتقد كوكس أيضًا أنه يجب أن تكون هناك ضريبة لحوم شاملة بنسبة 41 في المائة على الرجال.

وقال: "بالنسبة لجميع الآباء الذين ما زالوا يشوون اللحوم وما زالوا يريدون أطفالًا بمستقبل يستحق العيش على كوكب صالح للعيش، نوصي بتغيير أسلوب حياتهم".

أثار الحظر المقترح على ممارسة الجنس عند الرجال الذين يأكلون اللحوم بعض الغضب في ألمانيا، التي تشتهر بالنقانق.

نشرت صحيفة بيلد الأكثر مبيعاً القصة على صفحتها الأولى، ووصفتها بأنها "اقتراح مجنون". وقال ألويس راينر، النائب عن حزب الاتحاد الاجتماعي المسيحي الألماني، وهو جزار ماهر، إن الفكرة "هراء تام".

وقالت النائبة عن حزب المحافظين في المملكة المتحدة، أليسيا كيرنز، إنه كان "افتراضًا متحيزًا على أساس الجنس" للإشارة إلى أن الرجال يأكلون اللحوم وأن النساء لا يأكلن، وأن النساء لا يستمتعن بالجنس بقدر ما يستمتع به الرجال، لذا يمكن استخدامه كأداة.

من ناحية أخرى، أوضحت الدكتور كاريز بينيت، وقال: "نحن لا نهتم حقًا بحياتك الجنسية … ما نهتم به هو الكوكب والحيوانات التي نشاركها معها".

يذكر أنّ هذه ليست أكثر الأفكار جنونًا في محاولة مكافحة تغير المناخ، بل سبق وسمعنا عن تعتيم الشمس وتفجير القمر، تستطيع الإطلاع على بعض من أغرب هذه الطرق من هنا: أغرب الطرق لتخفيف الاحتباس الحراري.

عبَّر عن رأيك

إحرص أن يكون تعليقك موضوعيّاً ومفيداً، حافظ على سُمعتكَ الرقميَّة واحترم الكاتب والأعضاء والقُرّاء.