ربط المستقبل بالماضي

نجح علماء إسرائيليون في خلق تشابك كمي بين جسيم لم يعد موجودا وجسيم لم يخلق بعد

يعد التشابك الكمي إحدى الظواهر المذهلة في ميكانيكا الكم. عندما يتشابك جسيمان، يكون هناك تنسيق وثيق بينهما بحيث يتم الحفاظ عليه حتى لو كانت الجسيمات على مسافة كبيرة من بعضها البعض. في ميكانيكا الكم، يمكن للجسيم أن يكون في عدة حالات في نفس الوقت، حتى يكشف القياس عن حالته "الحقيقية". وفي زوج من الجسيمات المتشابكة، فإن قياس أحد الجسيمين سيؤثر فورًا على حالة الجسيم الآخر، حتى لو كان الجسيم الذي قمنا بقياسه موجودًا في القدس، والآخر -على سبيل المثال- على القمر. ولهذا السبب عارض ألبرت أينشتاين ميكانيكا الكم في ذلك الوقت: يبدو أن المعلومات تنتقل بين الجسيمات المتشابكة بسرعة أكبر من سرعة الضوء، على الرغم من أنه وفقًا للنظرية النسبية الخاصة، لا يوجد شيء يمكنه التحرك بشكل أسرع من الضوء. في عام 1981، أثبت الفيزيائيون، بمساعدة تجربة ابتكرها الفيزيائي الأيرلندي الشمالي جون بيل، أن أينشتاين كان مخطئًا في معارضته، وأن التشابك الكمي موجود بالفعل. وحسم الباحثون المفارقة التي طرحها أينشتاين (حاليا)، من خلال توضيح أنه لا يتم نقل أي معلومات بين الجزيئات، وبالتالي لا يوجد مخالفة للنظرية النسبية.

כشريط لا يمكن تصوره

منذ ذلك الدليل الأولي، أصبح التشابك الكمي تدريجيًا اسمًا مألوفًا في العديد من المختبرات حول العالم، ويحاول العلماء تسخيره من أجل فهم أفضل للظواهر الفيزيائية، وتسخير هذه الظواهر لتطوير أدوات فيزيائية كانت تبدو خيالية في السابق، ولكن في السنوات الأخيرة تبدو بالفعل أقرب إلى الواقع. أحدها، على سبيل المثال، هو النقل الآني - إرسال الأشياء إلى مسافة غير محدودة (مثل نقل أفراد الطاقم من سفينة الفضاء "إنتربرايز" إليها في سلسلة "ستار تريك"). فكرة أخرى هي الكمبيوتر الكمي، الذي ليست وحدته الأساسية ثنائية مثل الكمبيوتر العادي (يمكن أن يكون فقط في إحدى الحالتين، 0 أو 1)، ولكن الكم، ويمكن أن يكون في أي وقت معين في كلتا الحالتين في نفس الوقت. أو في سلسلة طويلة من الحالات المتوسطة. ستمنح مثل هذه الوحدات حتى جهاز الكمبيوتر الصغير نسبيًا قوة حاسوبية هائلة مقارنة بأجهزة الكمبيوتر المتوفرة لدينا اليوم، وستحدث ثورة حقيقية في العديد من مجالات حياتنا.

بعيدة حتى في الوقت المناسب

منذ أن طرح شرودنجر فكرة التشابك الكمي في ثلاثينيات القرن الماضي، أشار الباحثون إلى الفصل بين الجسيمات الكمومية على أنه انفصال مكاني. كما ذكرنا سابقًا، يمكن أن يكونا في أطراف مختلفة من الكون، وسيظلان متشابكين. ومع ذلك، فقد أثبت باحثون من الجامعة العبرية الآن أن الانفصال يمكن أن يوجد ليس فقط في المسافة، ولكن أيضًا في الوقت المناسب. أي أنه من الممكن تشابك جسيم لم يعد موجودا، مع جسيم لم يخلق بعد، وبالتالي من الممكن -نظريا- التأثير على حالة الجسيم في المستقبل، وحتى في الماضي. وللقيام بالتجربة، استخدم الباحثون أزواجًا من جزيئات الضوء (الفوتونات)، كما ترون في الرسم البياني الموجود على اليمين. قاموا أولاً بإنشاء زوج واحد من الفوتونات المتشابكة، دعنا نسميهم 30 و 1. بعد الفوتون لا. يختفي 2، قم بإنشاء زوج آخر، 1 و3. لذلك يتم إجراء قياس مشترك للفوتونات 4 و 2، وتشابك بينهما. وبالتالي، في الواقع، يتشكل التشابك أيضًا بين الفوتونات 3 و1، على الرغم من أن 4 يتشكل فقط بعد لا. 4 لم تعد موجودة. قاد التجربة الدكتور حجاي أيزنبرغ من قسم الفيزياء، مع طالب البحث إيلي مجيديش، ومع طلاب البحث أساف هليفي، أساف شاخم، وليات دبرات. وفي مقال نشر مؤخرا في مجلة Physical Review Letters، أنشأ الباحثون فصلا قدره 1 جزء من المليار من الثانية (نانو ثانية)، بين زوجين من الفوتونات، وأثبتوا التشابك بين الفوتونات الذي لم يكن موجودا في نفس الوقت. ووفقا لهم، فإن هذا دليل على جدوى إمكانية إنشاء فواصل أطول أيضا.

الماضي والمستقبل

يمكن لمختبر في روما أن يتشابك زوج من الجسيمات، ويرسل أحدهما إلى لندن والآخر إلى أستراليا البعيدة. يثبت عمل ماجيديش وأيزنبرغ وشركائهم أن العلماء في لندن سيكونون قادرين على إجراء قياسات باستخدام جسيماتهم، دون الحاجة إلى انتظار وصول الجسيم الآخر إلى وجهته لإجراء القياسات التي يطلبونها - وسيبقون متشابكة رغم فارق التوقيت بينهما.
يقول ماجيديش: "يُظهر عملنا تشابكًا بين جسيمين لم يتعرفا على بعضهما البعض". "علميا، فإنه يسلط الضوء على مسألة ما هو الوقت في الواقع. في هذه الحالة، يمكن للماضي أن يؤثر على المستقبل، والعكس صحيح - بالمعنى الفلسفي بشكل رئيسي. ومع ذلك، فإن عدم أهمية الوقت في تطوير النظام بأكمله له تأثير على التخطيط الأكثر كفاءة للحوسبة الكمومية وشبكات الاتصالات، وهو ما نتوقعه في المستقبل."