الفيزياء الكمية مليئة بالظواهر الجذابة, على سبيل المثال لو أخذنا القطة من التجربة الشهيرة التي أجراها العالم إيروين شرودنغر, يمكن أن تكون القطة حية أو ميتة في آن واحد, بما أن حياتها تعتمد على ميكانيكية محددة بحالة الذرة المشعة المتحللة التي بدورها تطلق غازاً ساماً داخل قفص القطة. طالما لم يقم أحد بقياس حالة الذرة, لن يعلم احد شيء عن حالة القطة المسكينة الصحية. ربما قد ارتبطت القطة والذرة بشكل وثيق مع بعضهما البعض.
أيضاً, ربما نعرف بشكل أقل، ما يسمى: الحالات الكمية المحصورة.
في الواقع، مبدأ اللادقة لهاينزبرغ يعني ان الانسان لا يمكنه قياس قيمة بعض الأزواج من الكميات الفيزيائية مثل مكان و سرعة جزيء كمي بدقة.
مع ذلك, الطبيعة تسمح بالمبادلة. إذا كان الجزيء قد تم إعداده بشكل جيد, إذاً نستطيع قياس أحد هذه الكميات بدقة أكبر بقليل إذا كان الشخص مستعداً لقبوله التخلى عن قياس بقية الكميات بذات الدقة, أي بدقة أقل. في هذه الحالة, تحضير هذا الجزيء يعرف بـ (الحصر,) لأن عدم الدقة قد قلت في متغير واحد.
قطة شرودنغر والحالات الكمية المحصورة هما ظاهرتان فيزيائيتان مهمتان في قلب تقنيات المستقبل الواعدة.
فقد أستطاع الباحثون في ETH (المعهد التقني الفيديرالي العالمي) في زيوريخ – سويسرا, في الوقت الحالى بدمج هاتين الظاهرتين في تجربة واحدة بنجاح.
الحصر والتحويل:
تمكن استاذ البصريات الكمية التجريبية جوناثان هوم و زملاءه، في المختبر من الإمساك بأيون كالسيوم مشحون كهربائياً في قفص صغير جداً مصنوع من حقل كهربائي. قاموا بتبريد الأيون باستخدام حزمة من الليزر إلى حد أصبح بالكاد يتحرك داخل القفص, هنا قام الباحثون بالبحث في حقيبة خدعهم. فقد قاموا بحصر الحالة الحركية للأيون بشعاع ليزر وذلك بالتقليل العشوائي لطاقته الحالية.
في نهاية المطاف الدالة الموجية للأيون [والذي يتوافق مع احتمال العثور عليه عند نقطة معينة في الفضاء( الفراغ) ] سحق حرفياً.
أصبح الفيزيائيون الأن يمتلكون فكرة أفضل عن مكان هذا الأيون في الفراغ, لكن عدم اللادقة في سرعته قد زادت بشكل تناسبي. "هذا التحصر للحالة اصبحت وسيلة أخرى مهمة لنا" بحسب ما أشار الأستاذ جوناثان هوم. "جنباً إلى جنب باستخدام وسيلة أخرى والتي تسمى (القوى المعتمدة على الحالة), نستطيع الآن أن ننتج قطة شرودنغر المحصورة"
لتحقيق هذه الغاية , قاموا بتعريض الأيون إلى حزم ليزر مرة أخرى والذى بدوره يمكن أن تحركه إلى اليمين أو اليسار. اتجاه القوة المولدة بواسطة الليزر يعتمد على حالة الطاقة الداخلية للأيون. حالة الطاقة هذه يمكن أن تمثل بسهم يشير للأعلى أو الأسفل, والذى يمكن أن نسميه التدوير أو (الدوران). إذا كان الأيون في حالة تراكب للطاقة مكوناً من التدوير (الدوران) للأعلى والتدوير للأسفل, فان القوة تعمل بالاتجاهين الايمن والايسر على حد سواء. بهذه الطريقة, ينشأ وضع خاص يماثل قطة شرودنغر. إذ يجد الأيون نفسه الآن في حالة هجينة حيث هو في اليمين (القطة حية) وفي اليسار (القطة ميتة) في نفس الوقت. فقط عندما يقيس أحدهم التدوير (الدوران)، يقرر ما اذا كان الأيون على اليمين أو اليسار.
القطط المستقرة للحواسيب الكمية:
قطط شرودنغر المحصورة تعتبر مستقرة بالتحديد ضد بعض أنواع الاضطرابات التي تسبب خسارة القطط لخصائصها الكمية وتصبح عادية. عليه يمكن أستغلال هذا الأستقرار على سبيل المثال فى الحواسيب الكمية, التي تستعمل الحالة الكمية التراكبية لتقوم بحساباتها. و علاوة على ذلك، يمكن إجراء قياسات دقيقة جدا أقل حساسية للتأثيرات الخارجية غير المرغوب فيها.
المصدر
المصدر
0 التعليقات
