في مفاجأة علمية مذهلة، اكتشف فيزيائيون أن الذرات الفردية، التي لطالما اعتُقد أنها تُصدر فوتونًا واحدًا فقط في كل مرة، يمكنها في الواقع إنتاج أزواج من الفوتونات المتشابكة – وهي ظاهرة تفتح آفاقًا جديدة في ميكانيكا الكم وتقنيات الاتصال الكمي.
ما الذي حدث في التجربة؟
• في التجربة، قام العلماء بتسليط فوتونات على ذرات مفردة في بيئة محكمة التحكم.
• بعد امتصاص الفوتونات، قامت الذرات بإعادة إصدار فوتونين في نفس اللحظة تقريبًا، وكانا في حالة تشابك كمومي – أي أن حالة أحد الفوتونين تؤثر فورًا على الآخر مهما كانت المسافة بينهما.
• ما فاجأ العلماء هو أن هذا النوع من التشابك لم يكن متوقعًا من ذرة واحدة دون محفزات إضافية أو أجهزة خاصة.
لماذا يُعد هذا الاكتشاف مهمًا؟
1. مصدر جديد للفوتونات المتشابكة
• توليد الفوتونات المتشابكة عادةً ما يتم باستخدام بلورات خاصة أو عمليات ليزرية معقدة.
• الآن، قد تصبح الذرات نفسها مصدرًا بسيطًا وفعّالًا لهذه الجسيمات الكمية الثمينة.
2. تحسين تقنيات الاتصال الكمي
• الفوتونات المتشابكة تُعد أساسًا في الاتصال الكمي الآمن، حيث يُمكن نقل المعلومات دون أن يتمكن أحد من اعتراضها دون الكشف عنه.
• هذا الاكتشاف يمكن أن يُقلل من كلفة وتعقيد أنظمة الاتصال الكمي.
3. دعم الحوسبة الكمية
• التشابك عنصر أساسي في أداء الخوارزميات الكمية، حيث يساعد على معالجة كمٍّ هائل من المعلومات في وقت قصير.
• الذرات المتشابكة قد تُستخدم لاحقًا في بناء وحدات أساسية للحواسيب الكمية.
هل هناك تفسير فيزيائي واضح؟
ليس بعد بشكل كامل.
• الفهم التقليدي لفيزياء الذرات يقول إن الذرة تُصدر فوتونًا واحدًا عند الانتقال من حالة طاقة عالية إلى منخفضة.
• ولكن يبدو أن آليات كمومية جديدة – ربما متعددة الفوتونات – تحدث داخل الذرة، لم تُفهم بالكامل بعد.
• هذا يعني أن هناك قواعد أعمق في ميكانيكا الكم لم نكتشفها بعد.
ما القادم؟
• الباحثون يعملون الآن على إعادة التجربة بعدة طرق للتحقق من الآلية الدقيقة لتوليد هذه الأزواج.
• كما يسعى آخرون إلى استغلال هذا السلوك عمليًا، من خلال تطوير مصادر مدمجة للفوتونات المتشابكة تعتمد على ذرات مفردة.
خاتمة: الذرة أكثر دهشة مما كنا نعتقد
هذا الاكتشاف يُظهر أن عالم الذرة لا يزال يُخبئ الكثير من المفاجآت.
فما بدا أنه “وحدة بسيطة” في الفيزياء، قد يكون في الواقع نظامًا معقدًا ينتج ظواهر كمومية مدهشة.
وبينما تزداد معرفتنا، تزداد أيضًا فرصنا لتطوير تقنيات جديدة تُغير مستقبل الاتصال، الحوسبة، وحتى فهمنا للعالم من حولنا.
