علماء فيزياء ينجحون في جعل سحابة ذرات تتواجد في مكانين في آن واحد

نجح علماء فيزيائيون في إيجاد سحابة من الذرات في مكانين منفصلين في آن واحد، فيما تفترض قوانين الفيزياء أن العنصر لا يمكن أن يوجد فى مكانين في آن واحد، إلا أن الباحثين استغلوا وجود جسيمات صغيرة في العالم الكوانتي (الجسيمات متناهية الصغر) وطبقوا هذا على الذرات، وربما يثير إنجازهم القدرة على إعادة خلق الأشياء المادية عبر مسافات كبيرة من خلال التنقل عبر الأثير.

وأظهر الدكتور مارك كسفيش الفيزيائي في جامعة ستانفورد وزملاؤه، إمكانية وضع سحابتين من ذرات الروبيديوم في حالة الكم المعروفة باسم "التراكب"، ويحدث هذا بشكل طبيعي في الجسيمات الذرية التي توجد في حالتين دوارتين في آن واحد صعودا وهبوطا، وعند ملاحظة هذا تسبب التراكب في انهيار إحدى الحالتين، وتم اختبار ذلك فى تجربة "أروين شرودنغر" الشهيرة حيث كان القط داخل الصندوق حيا وميتا حتى تم فتح الغطاء.

وأفاد الدكتور كسفيش وزملاؤه أنه يمكن إنشاء التراكب على النطاق الذري لمسافات تصل إلى 21 بوصة، وكتب فريق البحث في مجلة Nature أنهم أخذوا مبدأ تراكب الكم إلى نظام غير مسبوق، وأفاد الباحثون "على الرغم من براعة ميكانيكا الكم في وصف العالم المجهري،فإنتراكب الكم  يتعارض مع مفاهيم بديهية للواقع، كما ثبت من تجربة قطة شرودنغر، لقد وضعنا حدودا جديدة للملحقات العيانية لميكانيكا الكم".

واستخدم الباحثون فى تجربتهم تقنية تسمى "تداخل ذرة نبض الضوء"، والتي تستخدم أشعة الليزر لإنتاج أنماط التداخل المميزة لمساعدة العلماء في تحديد الذرات، وشكل الباحثون سحابة ضم 10 آلاف من ذرات الروبيديوم، والتي تقاس ببضعة ميللي مترات، وأطلقوها عالية بارتفاع 9 مترات باستخدام أشعة الليزر، وعندما وصلت السحابة إلى الأعلى اتخذت حالتين دوارتين لبضع ثوان قبل أن تسقط إلى الأسفل.

واتخذت السحابة حالتين دوارتين وظلت في التراكب لمدة ثانية واحدة قبل أن تسقط، وحوّل الليزر الحالتين إلى حالة واحدة عندما سقطت ووصلت إلى القاع، وعند دراسة حالتي الذرات في القاع كشف الباحثون أن الذرات سقطت من ارتفاعين مختلفين يفصلهما نصف المتر، ونجحت المحاولات السابقة للقيام بذلك في فصل التراكبات الذرية بمقدار بضعة سنتيمترات فقط.

وقال الدكتور كشفيش وفريقه "تدفع هذه النتائج التراكب الكمي إلى نظام عياني جديد، ما يدل على أن تراكب الكم لا يزال ممكنا في المسافات والنطااقات الزمنية المختلفة للحياة اليومية"، وتعد فكرة نقل المعلومات باستخدام التراكب الكمي فكرة مثيرة بين علماء الكمبيوتر في محاولة لإنشاء أجهزة كمبيوتر كمية، وإذا ما تحققت ذلك وتواجدت ثلاث حالات بدلا من لغة الكمبيوتر الثنائية 0 .1 يمكن للكمبيوتر التعامل مع حسابات أكثر تعقيدا.

ويأمل العلماء فى استغلال فيزياء الكم في النقل الفضائي للمعلومات عبر مسافات كبيرة، وفي إطار إمكانية تواجد الحالات الكمية في مكانين في آن واحد، ما يعرف بالتشابك، فيمكن إرسال معلومات عبر عدة أميال من دون الحاجة إلى وجود رابط مادي. وهناك آمال في إمكانية النقل الفضائي للعناصر المادية بهذ الطريقة، من خلال إنتاج حالات متشابكة للذرات، ومع ذلك ربما يمر بعض الوقت قبل الاستفادة من نتائج استخدام الجسيمات، ويحتاج الباحثون إلى تبريد معداتهم إلى ما فوق الصفر لإجراء تجاربهم.