اكتشاف أمريكي يُبسّط توليد الحالات الكمومية المتشابكة بأسلوب غير مسبوق

اكتشف باحثون في جامعة شيكاغو طريقة مبتكرة لإنتاج حالات كمومية عالية التشابك دون تعقيد هندسي، مما يفتح آفاقاً واسعة في الاستشعار الكمومي والحوسبة الكمومية.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
٧ يونيو ٢٠٢٦
المصدر
ScienceDaily
القراءات
٠
الوقت
قراءة دقيقتين
تمثيل بصري لحالات التشابك الكمومي في تجويف ضوئي

توصّل فريق بحثي في جامعة شيكاغو إلى اكتشاف غير متوقع: أن توليد حالات كمومية بالغة التعقيد يمكن أن يكون أبسط مما ظنّه العلماء. النتائج المنشورة حديثاً تكشف أن التلاعب البسيط في مستويات الطاقة الذرية داخل أنظمة ديناميكا الكهرومغناطيسية الكمومية للتجاويف (Cavity QED) يكفي لإنتاج حالات التشابك الكمومي (Quantum Entanglement) العالية بصورة مضبوطة وفعّالة.

التجويف الضوئي (Optical Cavity) في قلب هذا البحث هو نظام بصري يُقيّد فوتونات الضوء بين مرآتَين عاكستَين عاليتَي الدقة، مما يُجبر الضوء على التفاعل مع ذرات محدودة العدد بصورة متكررة وشديدة. وقد كان العلماء يعرفون من قبل أن هذه الأنظمة تصنع حالات متشابكة، لكنهم كانوا يفترضون أن توليد حالات معقدة بعينها يستلزم إضافة قدرات هندسية وأجهزة مخصصة.

ما اكتشفه فريق الأستاذ أاشيش كليرك وطالب الدكتوراه آنجون تشو هو أن ضبط طاقات الحالات المثارة لمجموعات ذرية مختلفة، إما بأشعة ليزر إضافية أو بحقول مغناطيسية، يُحدث كسراً للتماثل في النظام، وهو ما يُتيح الوصول إلى طيف أوسع بكثير من حالات التشابك الكمومي دون تعقيد بنية النظام.

والأهم في هذا الإنجاز هو ما يُتيحه من تطبيقات عملية. في مجال الاستشعار الكمومي (Quantum Sensing)، تُمكّن الحالات المتشابكة الجديدة من قياس تدرجات الحقول المغناطيسية أو الجاذبية بدقة استثنائية مع رفض الضجيج الخلفي، وهو ما يفتح أبواباً في الملاحة الدقيقة والكشف عن الموارد تحت السطحية والرصد الطبي.

كذلك يُسهم الاكتشاف في تثبيت ما يُعرف بحالة AKLT، وهي حالة جسيمات متعددة ذات أهمية نظرية في مجال الحوسبة الكمومية وفيزياء المواد المكثفة. واستقرار هذه الحالة كان يُشكّل تحدياً تقنياً معقداً، بات الآن ممكناً بأساليب أبسط من ذي قبل.

الجانب الأبرز في هذا البحث هو التوازن المتحقق بين التبسيط والتحكم. إذ غالباً ما يُعقّد تبسيط الأجهزة إمكانية ضبط النظام، لكن الأسلوب الجديد حافظ على مرونة النظام وقابليته للضبط رغم كسر التماثل الداخلي.

يقول الباحثون إن الخطوة التالية تتمثّل في التحقق التجريبي من النتائج على منصات أنظمة التجاويف الكمومية المتاحة، والاستكشاف المنهجي للحالات الكمومية القابلة للوصول باستخدام هذا الأسلوب. وإذا صمدت النتائج أمام التحقق التجريبي الواسع، فقد تُغيّر هذه الطريقة المبسّطة التوجهات السائدة في تصميم أجهزة الاستشعار الكمومي والذاكرة الكمومية.

يندرج هذا الإنجاز في سياق تسابق إقليمي متنامٍ نحو تطوير القدرات الكمومية؛ إذ يمتلك معهد الابتكار التكنولوجي في أبوظبي برامج بحثية في الحوسبة الكمومية، كما أطلق مركز الملك عبدالعزيز للتقنية (كاكست) بالمملكة العربية السعودية مبادرات لتطوير هذا المجال ضمن أهداف رؤية 2030 الرامية إلى بناء منظومة بحثية متقدمة. ويُسهم تبسيط منظومات التشابك الكمومي في تقليص التكاليف الهندسية، مما قد يُعجّل بوصول هذه التكنولوجيا إلى المراكز البحثية العربية الناشئة.

يندرج هذا الإنجاز ضمن موجة أبحاث كمومية واسعة تشهدها الجامعات والمراكز البحثية الأمريكية التي ضخّت فيها وكالة الدفاع الأمريكية وصناعة التقنية استثمارات ضخمة. وتتسابق دول عدة على تطوير قدراتها الكمومية باعتبارها ركيزة لأمنها الاستراتيجي وتقدمها العلمي في العقود القادمة.

المصدر الأصلي
ScienceDaily
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من علوم

نفق شركة ذا بورينغ كومباني في مركز لاس فيغاس للمؤتمرات

ذا بورينغ كومباني تجمع 3 مليارات دولار في جولة تمويل بقيادة الإمارات

جمعت شركة ذا بورينغ كومباني 3 مليارات دولار في جولة تمويلية جديدة بقيادة الإمارات، رافعةً تقييمها إلى 23 مليار دولار، مع خطط لحفر أكثر من 150 كيلومتراً من الأنفاق تحت الأرض في الدولة.

TechCrunch
خريطة كونية ثلاثية الأبعاد تُظهر توزع المجرات والشبكة الكونية الكبرى

علماء الفلك يرصدون إشارة هيدروجينية قديمة قد تُعيد رسم خريطة الكون

رصد فريق من علماء الفلك إشارة راديوية خافتة للهيدروجين المتعادل قادمة من مليارات السنين الضوئية باستخدام تلسكوب ميركات الجنوب أفريقي، في إثبات لجدوى تقنية رسم خرائط شدة الهيدروجين لفهم بنية الكون.

ScienceDaily
صورة توضيحية للسماء الزرقاء تمثّل مفهوم الهندسة الجيومناخية الشمسية وانعكاس ضوء الشمس

خريطة طريق جديدة للبت في نشر الهندسة الجيومناخية الشمسية

منظمة "ريفلكتيف" الأمريكية غير الربحية تنشر خريطة طريق مفصّلة للتجارب والدراسات اللازمة لاتخاذ قرار مستنير بشأن نشر تقنيات الهندسة الجيومناخية الشمسية في مواجهة الاحترار العالمي.

MIT Technology Review
صورة مركّبة تُظهر الكوكب الخارجي K2-18b وصخرة شيافا فولز المريخية

هل اكتشفنا الحياة خارج الأرض؟ مئات العلماء يُدلون بآرائهم

استطلع باحثو جامعة دورهام آراء مئات من علماء علم الأحياء الفلكي حول اكتشافَين مثيرَين في 2025: توقيعات حيوية محتملة على كوكب K2-18b وأنماط معدنية في صخرة مريخية. النتائج تكشف تحفظاً علمياً واسعاً.

ScienceDaily
الخريطة العصبية الكاملة لدماغ ذكر ذبابة الفاكهة

العلم يُكمل الخريطة العصبية الكاملة لدماغ ذكر ذبابة الفاكهة بـ166 ألف خلية عصبية

نشر علماء من معهد جانيليا للبحوث خريطةً عصبية كاملة لدماغ ذكر ذبابة الفاكهة تضم 166,000 خلية عصبية و125 مليون مشبك عصبي، لتصبح أكبر كونيكتوم مرسوم حتى اليوم.

Ars Technica
تمثيل فني لتوسع الكون والطاقة المظلمة

دراسة جديدة تُشكّك في الطاقة المظلمة: هل تسارع الكون وهمٌ رصدي؟

تحدّى فريق من جامعة أكسفورد نظرية الطاقة المظلمة بعد تحليل أكثر من 1700 مستعر أعظم، مشيراً إلى أن تسارع توسّع الكون قد يكون وهماً يعود إلى تأثيرات عمر النجوم لا إلى قوة مجهولة.

ScienceDaily