علوم و تكنولوجيا

السبت,27 فبراير, 2016
دراسة: فيزيائيون يكتشفون طريقة سهلة لقياس الترابط الكمّي من خلال كُرة !

الشاهد_تُعد ميكانيكا الكم إحدى أكثر النظريات الفيزيائية تعقيداً في فهمها، إلاّ أن روعتها تكمُن في غُموضها، وفي طريقة تطبيقها في عالمنا المحسوس.

 

في ميكانيكا الكم حيث تصبح كافة المفاهيم والقوانين الفيزيائية التقليدية مُجرد وهم، يبدأ عالم آخر غير مُتدارك من القوانين الجديدة؛ والتي تعمل بشكلٍ صحيح دائماً بعيداً عما تعلمناه في عالمنا.

 

لذا يسعى كثير من الفيزيائيين حول العالم لمحاولة فهم وتبسيط مفاهيمها، وأحدث تلك المحاولات؛ هي دراسة قدمها علماء مختصون عن إمكانية تفسير أكثر المفاهيم الكمّية «جنوناً» إن صح التعبير؛ وهو الترابط الكمّي بين الجزيئات البعيدة.

 

مختصر هذه الدراسة، هو إيجاد طريقة لقياس كيف يحدث هذا الترابط، وإيجاد قيمته.

 

الترابط الكمّي – Quantum Entanglement

يحدث الترابط الكمّي عندما يرتبط جزيئين اثنين أو أكثر بطريقةٍ ما غير معلومة الكيفية؛ بحيث يُمكن لهذين الجزيئين أن يُؤثرا على بعضها البعض عبر مسافات شاسعة بينهما. ولا يحدث هذا الترابط بشكلٍ كُلي، أو لا يحدث نهائياً، وإنما يحدث بدرجاتٍ متفاوتة.

 

أغلب «الحالات الكمومية – Quantum States» تترابط مع شريكها، وأفضل حالات الترابط يتم تنفيذها أو رؤيتها في تطبيقات المعلومات الكمومية، أو في نظام المعلومات الكمومي. لكن قياس الترابط بحد ذاته؛ هو عملية صعبة تشمل مشاكل فيزيائية معقدة وقف أمامها علماء الفيزياء عاجزين.

 

مؤخراً، قام علماء من جامعة «نوتنجهام» البريطانية في تقديم دراسة جديدة تعمل على قياس هذا «الترابط – Entanglement».

 

كيف يتم ذلك؟

وضّح القائمون على الدراسة أن الطريقة تعتمد على تحويل مسائل ومشكلات التحليلات الرياضية المعقدة؛ إلى طرق هندسية بسيطة. وأنه في كثيرٍ من الحالات الكمومية يكون كم الترابط بين نقطتين في نظام كمومي، ينُاظر (يُماثل) المسافة بين نقطتين موضوعتين على «كرة أو مجال بلوخ – Bloch sphere».

 

وشرح القائمين على هذه الدراسة؛ أن الجزء التقليدي والأصعب يَكْمن في جزء الرياضيات؛ حيث يتطلب الأمر إيجاد التحلل الأمثل للحالات الكمومية المختلطة، إلى حالات كمومية مستقرة.

 

حل المشكلة الرياضية

تم حل تلك المسألة عن طريق إيجاد «نهجٍ – approach» أو طريقة هندسية تُطبق على «كُرة»؛ والتي سهّلت تلك المهمة كالآتي..

 

– تقليل عدد الطرق الممكنة التي يُمكن أن تعمل على تحلل هذه الحالات الكمومية المختلطة، وصولًا لنقطة واحدة بحيث تُعطي قيمة الترابط = صفر.

 

يتطلب هذا التصميم الهندسي أو تلك النهج في قياس الترابط الكمّي؛ أن تكون هناك نقطة واحدة فقط، أو «جذر – root» رياضي لقيمة الترابط التي أعطيت = صفر. هذا الإستنتاج دفع العلماء لتسمية هذه النظرية باسم «One Root to rule them all».

 

ويفسّر العلماء القائمين على تلك الدراسة، أن وجود «جذر واحد» هو خاصية مُشتركة بين الحالات الكمومية، ويمكن التحقق منها بسهولة، كما يعمل على تحويل المعضلات الرياضيات الهائلة، لتصبح مسألة واحدة، وأن هذا النهج أو التصميم الجديد؛ يعمل على تفسير أنواع عديدة لترابط اثنين، أوثلاثة، أو 4 حالات كمومية.

 

كما يكشف أيضاً عن مميزات الاتصال المذهل بين الظواهر الكمومية غير المُستكشفة سابقًا، وبين الهندسة الكلاسيكية. كما يتيح وجود «جذر واحد»؛ الفرصة لجميع الحالات للتمتع بتمثيل هندسي مرئي؛ والذي يعمل على تبسيط الدراسة وفهم خصائصها.

 

تطبيقات هذه الدراسة

تساعد هذه الدراسة على إيجاد تطبيقات جديدة في كثيرٍ من المجالات التكنولوجية؛ مثل «التشفير الكمّي، والحسابات الرياضية المعقدة، والاتصالات، ويمكن أيضاً أن توفر نظرة ثاقبة في فهم أسس الديناميكا الحرارية، وفيزياء المادة المُكثفة، وعلم الأحياء».



أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.