استطاع الفيزيائيون ربط عقد كمومي لأول مرة!

استطاع فريق دولي من العلماء ابتكار عقد كمي لأول مرة! إنها ثورة في فيزياء الكمّ التي باستطاعتها في يوم من الأيام المساعدة لتقوية الحاسوب الفائق. هذه العُقد ليست شبيهة تمامًا بالتي تفكر بها؛ إنها مصنوعة في سائل فائق الشكل، من مادة كمومية تسمى (مكثف بوز-آينشتاين)، وهي تشبه حلقات الدخان أكثر من كونها عُقدًا تقليدية.

«لعقود، تنبأ الفيزيائيون نظريًّا أنه يمكن الحصول على عُقد في المجالات الكمومية، ولكنْ لا أحد استطاع القيام بهذا». هكذا قال قائد البحث (موكو موتونين). «الآن نرى هذه الكائنات الغريبة، وقد تحمسنا جدًّا لدراسة خصائصها الفريدة، والأهمّ أنّ اكتشافنا يتصل بمجالات بحثية متنوعة تضمّ علم الكونيات، واندماج الطاقة، والحاسوبات الكمومية». إن هذه العُقد تسمى الموجة المنعزلة المعقدة، أو السوليتون المعقد، وهي تشكل جسيمًا يشبه الحلقات التي تدور إلى الأمام بسرعة ثابتة دون تشويه. صُنِع السائل الفائق لأول مرة من سلسلة من النقاط في الفضاء، لها اتجاه معين. وكانت الخدعة في تقنية ربط العقدة هي تغيير هذا الاتجاه باستخدام مجالات مغناطيسية دقيقة، ودقيقة للغاية. لقد قام العلماء بالتجربة وهم خائفون جدًّا من التحريك.

بالرغم من صعوبة فهم هذا العلم، إلا أنّ النتيجة النهائية بسيطة جدَّا؛ عُقد صغيرة تتكون من سلاسل متشابكة من الدوائر التي تشبه حلقات الدخان. هذه العُقد الكمومية طبولوجيًّا مستقرة؛ مما يعني أنها لا تنهار، بل يجب أن تُكسر. إذا فكرت بتماثل الأربطة، فهذه الأنواع من الأربطة المخصوصة لا يمكن سحبها بعيدًا بأصابعك، بل إنه يجب قطعها بالمقص. إنّ ربط العقد يأخذ أقل من ألف جزء من الثانية، فقد قال شريك (موتونين) في البحث؛ (ديفيد هال): «بعد أن تعلمنا كيف نربط أول عقدة كمية، أصبحنا جيِّدين في هذا، فقمنا بربط المئات منها». إنَّ هذا مستوى عالٍ من الأشياء التي ترهق العقل، ومن الممكن أن يكون الوقت طويلًا للحصول على نتائج ضئيلة نشعر بها في حياتنا اليومية.
إنّ الباحثين يؤمنون أنّ هذا الاكتشاف ربما يساعد يومًا ما في بلوغ تطوير الحاسوبات الكمومية؛ حيث البِتَّات الكمومية بالإمكان تضفيرُها بأشكال وأنواع مختلفة من العُقد، اعتمادًا على المهمة المطلوبة.
نُشِر هذا البحث في مجلة (الطبيعة).

________
إعداد: George Eid.

مصدر