 |
| الشكل الهندسى والنمذجة الكمية |
إن التواصل الكمي هو وحش غريب ، ولكن أحد أغرب الأشكال المقترحة منه يسمى التواصل المعاكس - وهو نوع من التواصل الكمي حيث لا تنتقل جزيئات بين مستلمين.
اقترح علماء الفيزياء النظرية منذ فترة طويلة أن هذا النوع من الاتصال سيكون ممكنًا ، ولكن في عام 2017 ، تمكن الباحثون من تحقيقه تجريبياً لأول مرة - نقل صورة نقطية بالأسود والأبيض من موقع إلى آخر دون إرسال أي جزيئات مادية.
إذا كان هذا يبدو قليلًا للغاية بالنسبة لك ، فلا تقلق ، فهذه هي ميكانيكا الكم ، بعد كل شيء. من المفترض أن تكون معقدة. ولكن بمجرد كسرها ، فإن التواصل الكمومي المضاد في الواقع ليس غريباً كما يبدو.
أولاً ، دعنا نتحدث عن كيف يختلف هذا عن الاتصال الكمي المنتظم ، والمعروف أيضًا باسم النقل الكمي عن بعد ، لأن هذا ليس أيضًا شكلًا من أشكال نقل المعلومات أقل من الجسيمات؟
كذلك ليس تماما. ويستند النقل الكمي المنتظم إلى مبدأ التشابك - جسيمان يترابطان بشكل لا ينفصم ، بحيث يؤثر كل ما يحدث لأحد على الآخر تلقائيًا ، بصرف النظر عن المسافة بينهما.
هذا ما وصفه أينشتاين بأنه "عمل عصبي على مسافة" ، وقد استخدمه العلماء بالفعل لإرسال رسائل عبر مسافات شاسعة.
لكن هذا الشكل من النقل الكمي لا يزال يعتمد على انتقال الجسيمات بشكل أو بآخر. عادةً ما يحتاج الجسيمان إلى أن يكونا معًا عندما يكونان متشابكين قبل إرسالهما إلى الناس على طرفي الرسالة (لذلك ، يبدأان في مكان واحد ، ويجب أن يتم نقلهما إلى مكان آخر قبل أن يحدث الاتصال بينهما).
بدلاً من ذلك ، يمكن أن تكون الجسيمات متشابكة على مسافة ، ولكنها تتطلب عادة جسيمًا آخر ، مثل الفوتونات (جسيمات الضوء) ، للتنقل بين الاثنين.
يعتمد التواصل الكمومي المضاد الواقع على الأيدي الأخرى على شيء آخر غير التشابك الكمومي. بدلاً من ذلك ، يستخدم ظاهرة تسمى تأثير Zeno الكم.
ببساطة شديدة ، يحدث تأثير Zeno الكمومي عندما يتم قياس نظام الكم غير المستقر بشكل متكرر.
في العالم الكمومي ، كلما نظرت إلى نظام ، أو قاسته ، يتغير النظام. وفي هذه الحالة ، لا يمكن للجسيمات غير المستقرة أن تتحلل أبدًا أثناء قياسها (تمامًا مثل الغلاية التي تشاهدها الأمثال والتي لن تغلي أبدًا) ، وبالتالي فإن تأثير زينو الكمي يخلق نظامًا تم تجميده بفعالية مع وجود احتمال كبير للغاية.
إذا كنت ترغب في الخوض في أعمق قليلاً ، فإن الفيديو أدناه يقدم شرحًا رائعًا:
ويعتمد التواصل الكمومي المضاد على تأثير Zeno الكم ، ويتم تعريفه على أنه نقل الحالة الكمومية من موقع إلى آخر دون انتقال أي جسيم كمي أو كلاسيكي بينهما.
يتطلب ذلك تشغيل قناة كمومية بين موقعين ، مما يعني أن هناك دائمًا احتمال صغير بأن يعبر الجسيم الكمومي القناة. في حالة حدوث ذلك ، يتم تجاهل النظام وإعداد نظام جديد.
لإنشاء مثل هذا النظام المعقد ، وضع باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين كاشفين أحادي الفوتون في منافذ الإخراج لآخر مجموعة من أجهزة شق الحزمة.
بسبب تأثير Zeno الكمومي ، يتم تجميد النظام في حالة معينة ، لذلك من الممكن التنبؤ بأي من أجهزة الكشف سوف "تنقر" كلما مرت الفوتونات. تقوم سلسلة من مقاييس التداخل المتداخلة بقياس حالة النظام للتأكد من عدم تغيره.
إنه يعمل بناءً على حقيقة أنه في العالم الكوانتي ، يمكن وصف جميع جزيئات الضوء بالكامل بواسطة وظائف الموجات ، وليس كجزيئات. لذلك من خلال تضمين الرسائل في الضوء ، تمكن الباحثون من نقل هذه الرسالة دون إرسال جسيم مباشرة.
أوضح الفريق أن الفكرة الأساسية لهذه المجموعة جاءت من تقنية التصوير المجسم.
وكتب الباحثون في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في عام 2017: "في الأربعينيات من القرن الماضي ، تم تطوير تقنية تصوير جديدة - التصوير المجسم - ليس فقط لتسجيل كثافة الضوء ولكن أيضًا في مرحلة الضوء".
"يمكن للمرء أن يطرح السؤال التالي: هل يمكن استخدام مرحلة الضوء نفسها للتصوير؟ الإجابة بنعم."
الفكرة الأساسية هي - يريد شخص ما إرسال صورة إلى Alice باستخدام الضوء فقط (الذي يعمل كموجة ، وليس كجسيم ، في عالم الكم).
تقوم Alice بنقل فوتون واحد إلى مقياس التداخل المتداخل ، حيث يمكن اكتشافه بواسطة ثلاثة أجهزة الكشف عن فوتون واحد: D_0 و D_1 و D_f.
إذا نقرت D_0 أو D_1 ، فبإمكان Alice استنتاج نتيجة منطقية واحدة أو صفر. إذا نقرت D_f ، فستكون النتيجة غير حاسمة.
كما أوضح كريستوفر باكهام لـ Phys.org في ذلك الوقت:
"بعد اتصال جميع البتات ، تمكن الباحثون من إعادة تجميع الصورة - صورة نقطية أحادية اللون من عقدة صينية. تم تعريف البيكسلات السوداء على أنها المنطق 0 ، في حين تم تعريف البيكسلات البيضاء على أنها المنطق 1 ...
في التجربة ، أصبحت مرحلة الضوء نفسها هي الناقل للمعلومات ، وكانت شدة الضوء لا علاقة لها بالتجربة ".
هذه ليست خطوة كبيرة للأمام بالنسبة للتواصل الكمي فحسب ، بل يشرح الفريق أنها تقنية يمكن استخدامها أيضًا في تصوير القطع الأثرية القديمة الحساسة التي لا يمكنها أن تنجو من الضوء المباشر الساطع عليها.
ولا تزال هناك حاجة إلى التحقق من النتائج من قبل الباحثين الخارجيين للتأكد من أن ما رأى الباحثون هو مثال حقيقي على التواصل الكمومي المضاد للواقع.
وفي كلتا الحالتين ، إنه عرض رائع إلى حد كبير حول مدى غرابة واستكشاف عالم الكم.
ترجمة وتدقيق : د/أحمد الديب
المصدر
إرسال تعليق