التشابك الكمي… عبر الزمن!

علماء فيزياء يخلقون رابطا بين فوتونين غير متواجدين في نفس الوقت

في ميكانيك الكم ظاهرة تعرف بأسم “التشابك الكمي” و هي خاصيّة تسمح بوجود صلة بين جزيئين كمّيين، حيث أن قياس احدهما يمكنه يؤثر بحالة الأخر، و تظل هذه الخاصّة فعّالة حتى لو كان الجزيئان بعيدان عن بعضهما بفارق سنوات ضوئية.يقول Jermey O’braien و هو من العلماء القائمين على التجربة التي هي قيد الدراسة:
” ان هكذا تشابك كمّي بفارق زمني كهذا متوقع من قبل نظرية الكم, لكن هذا الشيئ لايحظى بالاهتمام و لا أدري اذا ما سبق و تم التأكد من صحة هذا التوقع من قبل”.

“التشابك الكمي” هو نوع من أنواع الظواهر التي تنطوي ضمن مبدأ الريبة الكمّي, أفترض ان لديك جزيء كمي للضوء (فوتون)، يمكنك أن تؤثر على إستقطابه فيهتز إمّا عموديا أو أفقيا. الفضاء الكمي يخضع للريبة ولا يمكن الهروب منها, و بفضل تلك الريبة فالفوتون يهتز عموديا و أفقيا بنفس الوقت، لكن عندما تقيس إستقطاب الفوتون ستجده إمّا عمودي أو أفقي, فكأنما الحالة مزدوجة (استقطاب عمودي و أفقي) تنهار.

الريبة يمكنها أن تعمل بفوتونان, كلّ منهما يمكن وضعه في حالة مزدوجة ( مستقطب عمودي و أفقي), لكن الفوتونان يمكنهما أن يتشابكا, أي ان حالة الإستقطابية لأحدهما تصبح مرتبطة بحالة الاخر, مع ذلك تبقى حالتهما غير معروفة, و مثلا:
لو قمت بقياس حالة الفوتون الأول و وجدته مستقطب أفقيا, تعرف مباشرة انك حالة الريبة في الفوتون الاخر تنهار و يستقر على إستقطاب عمودي, و العكس صحيح, و لا تهم المسافة الفاصلة بينهما لأن إنهيار الريبة يحصل بشكل اني, البرت اينشتاين سمّى هذه الملاحظة “حدث مخيف يحدث من بعيد “, هذا الكلام لا يخرق قوانين النسبيّة لكن لا يمكن التنبوء بنتيجة قياس الفوتون الأول هذا يعني لا يمكن استخدامه لإرسال رسائل بسرعة تفوق سرعة الضوء.
يقول Eli megidish , Hagai Eisenberg وهما عالمان في الجامعة اليهودية في القدس, “تمكنا من تطبيق التشابك على فوتونين ليسا موجودين بنفس الوقت”,و لقد بدأ العمل بطريقة معروفة بأسم(التشابك التبادلي) ويمكن اتباع الخطوات التالية لتوضيح الية العمل :

للبدء تضرب قطعة من الكريستال بشعاع من اليزر عدة مرات لخلق الأزواج المتشابكة كميّا, الزوج الأول فيه فوتونان 1 و 2, و الزوج الثاني فيه فوتونان 3 و 4, في البداية الفوتونات 1 و 4 غير متشابكة, لكن بإمكان الفيزيائيين جعلهم متشابكين إن حفزت الجزئيات 2 و 3 بالشكل الصحيح.
و الحل في أن فعل القياس سوف يؤدي بالجزيء لأخذ حالة محددة ( إستقطاب عمودي أو افقي ), يمكن للفيزيائيين أن ينظمو تجربة تدعى بال( projective measurement- الرصد الإسقاطي ) و التي تقوم بالتقصي عن الحالة من الحالتين انتهت عندها الجزيئات المتشابكة عند انهيار حالة الإزدواج بعد الرصد, هل هية الحالة الأولى او الثانية ( يكافئ هذا الكلام معرفة نوع الإستقطاب في مثال الفوتونات), فلو قام الباحثون بتعديل تجربتهم حيث الجزئيات 2 و 3 يكونات بالحالة الأولى فيحصل تشابك بين الجزئيات 1 و 4.

في السنوات السابقة عدل الباحثون في توقيت التجربة, ففي السنة الماضية اظهر فريق عمل ان ( التشابك التبادلي ) يظل فعال حتى لو اجرو الرصد الإسقاطي بعد رصدهم لإستقطاب الفوتونات 1 و 4, و الان يثبت Eisnberg ان الفوتونات 1 و4 ليست بحاجة لأن تكون موجودة في نفس الوقت.
و لفعل ذلك يتم خلق زوج متشابك 1 و 2, و ذلك برصد استقطاب الفوتون 1 مباشرة, و بعد ذلك يتم خلق زوج متشابك 3 و 4, و تطبيق الرصد الإسقاطي, في النهاية يتم رصد استقطاب الفوتون 4 و بالرغم ان الفوتونان 1 و 4 لم يتواجدا في نفس الوقت’ التجربة تشير إلى أن إستقطابهما كان متشابكا و يشير (Eisenburg ) إلى انه بالرغم من كون الوقت في النظرية النسبية مختلفا اذا قيس من قبل مشاهدين يسافران بسرعتين مختلفة, فلا أحد منهما سيرى الفوتونان متواجدان بنفس الوقت.

التجربة تري انه ليس من المنطقي التفكير بالتشابك الكمّي على أنه خاصية ماديّة ملموسة, يقول (Eisenburg) :
” ليس هنالك لجظة يتواجد فيا الفوتونان معا, فلا يمكنك ان تقول ان الجملة المدروسة متشابكة كمّيا عن هذه اللحظة او تلك, مع ذلك الظاهرة ما زالت مرصودة (التشابك التبادلي)”
(Anton Zeilinger) و هو فيزيائي في جامعة فيينّا يوافق على ان التجربة تثبت درجة مرواغة مفاهيم ميكانيك الكم.

بماذا تفيد هذه التجربة؟ الجواب هو:
يأمل الفيزيائيون بخلق شبكات كميّة، و باستخدام ظاهرة مثل التشابك التبادلي يمكن خلق وصلات كميّة بين مستخدمين تفصلهما مسافة بعيدة و ارسال شيفرات ابطئ من سرعة الضوء.

ترجمة: محمد دقماق
مراجعة : Jamal Novelty

المصدر:
news.sciencemag.org/sciencenow/2013/05/physicists-create-quantum-link-b.html