علماء الفيزياء الكمومية يبتكرون فضاء مكونا من 37 بُعدا

قام الباحثون بإنشاء جزيئات ضوء تحضر فعليا في 37 بُعدا في وقت واحد، وذلك للتأكد من صواب فرضية متطرفة من المفارقة الكمومية الشهيرة. وتم وصف التجربة في مجلة Science Advances .

قال تشنغهاو ليو من الجامعة التقنية الدنماركية إن هذه التجربة أظهرت أن الفيزياء الكمومية تختلف عن الفيزياء الكلاسيكية أكثر مما يعتقد الكثير منا. ربما حتى بعد 100 عام من اكتشافها، ما زلنا نرى قمة الجبل الجليدي فقط.

ركز ليو وزملاؤه على حالة غرينبرجر-هورن-زايلينجر (GHZ) التي تسمح بأن تبقى الجزيئات الكمومية متشابكة على مسافات كبيرة لأكثر من 30 عاما. في أبسط فرضية من GHZ ترتبط ثلاث جزيئات بتشابك كمومي، بصفته علاقة خاصة تمكننا من معرفة شيء عن جزيء واحد من خلال التفاعل مع جزيئين آخرين.

إقرأ المزيد

علماء الفيزياء يكتشفون وجود "ظل" لشعاع الليزر

أراد ليو وزملاؤه إنشاء فرضية أكثر تطرفا من هذه المفارقة الكمومية. على وجه الخصوص، أرادوا اكتشاف حالات للفوتونات، أو جزيئات الضوء التي تختلف سلوكياتها في تجربة GHZ إلى حد بعيد عن سلوك الجزيئات الكلاسيكية البحتة.

وأظهرت الحسابات أن الفوتونات يجب أن تكون في حالات كمومية معقدة لدرجة أنها تبدو وكأنها تحضر في 37 بُعدا. تماما كما يمكن تحديد موقعنا في أي لحظة بالنسبة إلى ثلاثة أبعاد مكانية وبُعد زمني واحد، يمكن وصف حالة كل فوتون بواسطة 37 صفة.

اختبر الباحثون هذه الفكرة عن طريق تحويل النسخة متعددة الأبعاد من حالة GHZ إلى سلسلة من نبضات الضوء شديدة التماسك، أي متساوية للغاية في اللون وطول الموجة، والتي يمكنهم التحكم بها.

وقال ليو: "إن الحالة المشفرة بالضوء وقياسها يتم التحكم فيهما بنفس الرياضيات التي تقوم عليها الفيزياء الكمومية. وبالتالي، يمكن أن تُنتج تجربتنا بعضا من أكثر التأثيرات شذوذا في العالم الكمومي".

وأضاف أن هذا النوع من "النمذجة الكمومية" معقد للغاية من الناحية التقنية ويتطلب أجهزة مستقرة للغاية ومعايرة بدقة عالية.

وقال البروفيسور أوتفريد غونه من جامعة "زيغن" في ألمانيا إن هذه النتيجة يمكن أن تظل ذات صلة بعد مئة عام". وأضاف أن البحث الجديد مفيد في فهم كيفية استخدام الحالات الكمومية للضوء والذرات في معالجة المعلومات، وعلى سبيل المثال، في الحوسبة الكمومية.

وأكد ليو أن الأبحاث المستقبلية ستركز على كيفية تسريع الحسابات عن طريق تشفير المعلومات في حالات كمومية مشابهة لتلك التي تم الحصول عليها في هذه التجربة ذات الـ 37 بُعدا.

المصدر: Naukatv.ru