يُعتبر التشابك الكمي من أهم الظواهر التي تميز ميكانيكا الكم. إذا كانت جزيئتان ميكروسكوبيتان متشابكتين، فإن قياس خاصية كمية لجسيم واحد سيؤدي إلى نتيجة متطابقة عند قياس الجسيم الآخر، حتى لو كانت الجزيئتان متباعدتين بمسافات شاسعة. هذا الاكتشاف يقلب مفاهيمنا التقليدية عن العالم رأساً على عقب، ويُعد الآن أساساً للعديد من التطبيقات الحديثة في مجال المعلومات الكمومية.
التشابك الكمي والثرموديناميك: تشابه غير متوقع
على الرغم من أن التشابك الكمي يبدو غير بديهي بالنسبة لتجاربنا اليومية، إلا أن الباحثين اكتشفوا أوجه تشابه مذهلة بينه وبين الديناميكا الحرارية. على سبيل المثال، يُعد مصطلح “إنتروبيا التشابك” خاصية لأنظمة كمية مثالية وخالية من الضوضاء تشبه دور إنتروبيا الديناميكا الحرارية.
ومع ذلك، فإن ما يعادل القانون الثاني للديناميكا الحرارية – الذي ينص على أن العمليات تتجه نحو زيادة العشوائية – لا يزال بعيد المنال في سياق التشابك الكمي. التحدي هو إيجاد طريقة تمكننا من عكس العمليات بشكل مثالي في الأنظمة الكمية.
التغلب على قيود العمليات المحلية والاتصالات الكلاسيكية
تركزت الكثير من الأبحاث على سيناريو يقوم فيه طرفان بعيدين، غالبًا ما يُطلق عليهما أليس وبوب، بتبادل المعلومات الكمومية باستخدام عمليات محلية واتصالات كلاسيكية. في هذا السياق، تكون خصائص التشابك غير قابلة للعكس.
لكن الفريق البحثي وجد أن استخدام نظام إضافي متشابك، يُعرف ببطارية التشابك، يمكن أن يتيح عكس أي عملية تشابك في الحالة المختلطة بشكل مثالي. البطارية تتيح تخزين وإطلاق التشابك دون تقليل مستوى التشابك داخلها.
البطارية الكمومية: أداة جديدة في عالم الكم
مثلما تخزن البطارية التقليدية الطاقة، يمكن لبطارية التشابك أن تخزن التشابك وتطلقه. هذا الاكتشاف ليس مجرد تقدم في مجال الفيزياء النظرية، بل له تطبيقات عملية في تحسين كفاءة الأنظمة الكمومية المتعددة الأطراف.
قد يتجاوز استخدام بطارية التشابك حدود نظرية التشابك ليشمل أنظمة تتضمن أكثر من جسيمين متشابكين، مما يمهد الطريق لفهم الأنظمة الكمومية المعقدة وتطوير تقنيات كمومية مستقبلية فائقة الكفاءة.
الخاتمة
يُعد اكتشاف بطارية التشابك انجازاً كبيراً في فهمنا للتشابك الكمي وإمكانية عكسه. هذه الأداة يمكن أن تُستخدم في تطوير قوانين جديدة للتحكم في الأنظمة الكمومية، مما يفتح الباب أمام تطبيقات واسعة في مجالات التكنولوجيا الكمومية والاتصالات والتشفير. إن الفهم الأعمق لهذه الظواهر يساهم في تشكيل مستقبل الفيزياء والتكنولوجيا.
