العلماء ينجحون في دمج نظامين كموميين مختلفين

نجح علماء الفيزياء في جامعتي بون وكامبريدج في ربط نظامين كموميين يختلفان تماماً عن بعضهما البعض، وبهذا الإنجاز يكون قد خطى العلماء خطوة هامة إلى الأمام في الطريق إلى الكمبيوتر الكمومي

العلماء ينجحون في دمج نظامين كموميين مختلفين

Libyan sci club - النادي الليبي للعلوم

نجح علماء الفيزياء في جامعتي بون وكامبريدج في ربط نظامين كموميين يختلفان تماماً عن بعضهما البعض، وبهذا الإنجاز يكون قد خطى العلماء خطوة هامة إلى الأمام في الطريق إلى الكمبيوتر الكمومي ولإتمام هذا المنجز استخدم الباحثون طريقة تبدو فاعلة كذلك في العالم الكوانتي كما هو حالها بالنسبة لنا نحن البشر إنها العمل الجماعي، وقد نشرت النتائج البحثية في مجلة Physical Review Letters.

عندما تواجه تحديات كبيرة في الحياة فمن الأفضل العمل جماعياً كفريق، قد يبدو الفرد عالماً تائها مشتت الذهن يحمل أفكار رائعة سرعان ما ينساها لذا فهو في أمس الحاجة إلى مساعدة زميله اليقظ الذي يدون له كل شيء على الورق كي يذكيره به في وقت لاحق، هذا الأمر مشابه تماماً لما عليه الحال في عالم الكم، حيث تلعب ما يسمى بالنقاط الكمومية (qDots) دور ذاك العبقري المشتت الذهن وتعد نقاط الكم سريعة بشكل لا يضاهى عندما يتعلق الأمر بنشر المعلومات الكمومية ولكن ولسوء الحظ فإنها تنسى وبذات السرعة نتيجة الحساب أي سريعة جداً لتكون ضمن أي استخدام حقيقي في كمبيوتر كمومي.

وفي المقابل تمتلك الذرات المشحونة المسماة بالأيونات ذاكرة ممتازة ولذلك فهي تلعب دور الزميل اليقظ للنقاط الكمومية حيث يمكنها تخزين المعلومات الكمومية لعدة دقائق،ولكن يعد هذا الزمن القصير نسبياً دهراً بالنسبة للعالم الكوانتي وهي أقل ملائمة لإجراء عمليات حسابية سريعة، عليه فإن علماء الفيزياء من بون وكامبريدج أرغموا كل من هذه المكونات (qDots والأيونات) للعمل معاً كفريق واحد أطلق عليه خبراء أسم النظام الهجين لأنه يجمع بين نظامين كموميين يختلفان تماماً مع بعضها البعض.

1/ absent minded qDots (النقاط الكمومية مشتتة الذهن)

وتعقد على qDots آمالاً كبيرة في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية من حيث المبدأ فهي وحدات إلكترون تخزينية صغيرة للغاية. إذ يمكن إنتاج qDots باستخدام نفس تقنيات إنتاج رقائق الكمبيوتر العادية، وللقيام بذلك فمن الضروري تصغير بنية الهياكل على الرقائق حتى تكون قادرة على تخزين إلكترون واحد (في الكمبيوتر التقليدي من 10 إلى 100 الإلكترونات).

يتخذ الإلكترون المخزن في qDot حالات كموية متوقعة نظرياً إلا أنها تعتبر قصيرة الأجل للغاية: حيث تتلاشى في غضون بضع بيكوات من الثانية (للتوضيح: في بيكو ثانية واحدة، يقطع الضوء مسافة 0.3 ملليمتر فقط). يقوم هذا التلاشي بإحداث ومضة صغيرة من الضوء: الفوتون. الفوتونات هي جسيمات أولية متناهية الصغر مسؤولة عن الظاهرة الكهرومغناطيسية وتحمل الإشعاع الكهرومغناطيسي لكل أطوال الموجات،. ويختلف الفوتون عن الكثير من الجسيمات الأولية الأخرى مثل الإلكترون والكوارك، في أن كتلة استقراره معدومة؛ ولذلك, فإنه يتحرك في الفراغ بسرعة الضوء على شكل حزم موجية تهتز في مستوى معين اتجاه الاستقطاب حالة تحديد qDots لإتجاه استقطاب الفوتون يوضح الأستاذ الدكتور مايكل كول من معهد الفيزياء في جامعة بون "قمنا بإستخدام الفوتون لإثارة الأيون" ويضيف "ثم قمنا بتخزين اتجاه استقطاب الفوتون".

2/ conscious ions (الأيونات اليقظة)

لإنجاز ذلك، ربط الباحثون ألياف زجاجية رقيقة بـqDot تم نقل الفوتون عبر الألياف إلى الأيون على بعد عدة أمتار والجدير بالذكر أن شبكات الألياف البصرية المستخدمة في مجال الإتصالات تعمل بنفس الطريقة تماماً ولجعل عملية نقل المعلومات أكثر فعالية حصر العلماء الأيون بين زوجين من المرايا حيث عملت على ارداد الفوتون بينها ذهاباً وإياباً مثل كرة الطولة حتى يتم امتصاصه من قبل الأيون، ويوضح البروفيسور كول "من خلال اطلاق شعاع من الليزر ، تمكنا من استقراء الأيون المثاربهذه الطريقة" ويضيف "في هذه العملية، تمكنا من قياس اتجاه استقطاب للفوتون الذي تم امتصاصه في السابق". بمعنى آخر يمكن الحفاظ على حالة الـqDot في الأيون نظرياً ويمكن القيام بذلك لبضع دقائق.

يعد هذا النجاح خطوة هامة في طريق لا تزال طويلة وعرة وصولاً إلى جهاز كمبيوتر الكم، على المدى الطويل يأمل الباحثون في جميع أنحاء العالم في الحصول على خوارق حقيقية من هذا النوع الجديد من الحواسيب: بعض المهام مثل تحليل الأرقام الكبيرة إلى مكوناتها الأولية، ولكن في المقابل تواجه أجهزة الكمبيوتر التقليدية مشكلة صعبة جداً في القيام بهذا إلا أن مواهب الكمبيوتر الكمومي تبرز فقط في مهام خاصة: بالنسبة للأنواع العادية من العمليات الحسابية الأساسية، والتي تكون بطيئة بشكل كبير.

ترجمة Omar Almay
تصميم الصورة Abdallaoui Sci Walid
مراجعة Mohammad G Mneina

تصميم #أيونات #نقاط #كمومية #دمج #فيزياء
#النادي_الليبي_للعلوم