معلومة فيزيائية: التشابك الكمي

من طرف **Admin** الأحد يناير 18, 2015 2:20 pm

معلومة فيزيائية: التشابك الكمي-Quantum Entanglement- Intrication quantique

هل سمعت يوماً عن "التأثير الشبحي" الذي تحدث عنه ألبرت آينشتاين؟ وما هي دلالة كلمة "الشبحي" هذه؟
حسناً، ما رأيك بأنه يمكن لجسيمين غير متصلين مع بعضهما البعض برابطٍ مباشر، أن يكونا مرتبطين ببعضهما البعض؟ هذا - من حيث المبدأ - ما ينص عليه مبدأ "التشابك الكمي Quantum Entanglement".
فالتشابك الكمي هو أحد ظواهر الميكانيك الكمي، وهو ينص على أن الحالات الكمومية لجسمين (أو أكثر) يجب أن يتم توصيفها استناداً لبعضهما البعض، بمعنى آخر، فإننا إذا أردنا أن نقوم بتوصيف حالة الجسيم A، فإنه ينبغي علينا معرفة حالة الجسيم B والعكس صحيح، وذلك في حال كانا بحالة "التشابك"، وينص أيضاً مبدأ التشابك الكمي على أن الرابط الفيزيائي بين الجسيمين ليس ضرورياً كي يكونا متشابكين.
وعندما نتحدث عن التشابك الكمي كأحد خواص الميكانيك الكمي، فإنه علينا أن نتذكر تماماً أننا هنا نتحدث عن "احتمال" أن يكون جسيم بحالةٍ ما، فالميكانيك الكمي يعتمد بشكلٍ أساسي على القوانين الرياضية الإحصائية والاحتمالية، وهو لا يحدد بشكل مطلق ما هي حالة الجسيم، أو النظام الفيزيائي المدروس.
وإذا أردنا أن نغوص أكثر بالتفاصيل، فإننا سنفترض وجود جسيمين بحالة تشابك كمي. الآن، إذا قمنا بإجراء قياس على أحد هذين الجسيمين، فإننا سنؤثر بشكلٍ مباشر وتلقائي على الجسيم الآخر، وذلك بسبب التشابك الحاصل بينهما، ويمكننا القول أنه عبر إجراء قياس لمعرفة الحالات الممكنة لأحد الجسيمات، فإنه سيمكننا معرفة الحالات المحتملة التي سيكون عليها الجسيم الآخر.
بدأت فكرة "التشابك الكمي" مع ما يعرف بـ "متناقضة آينشتاين-بودولسكي-روزين" أو اختصاراً "EPR Paradox". فقد نشر كل من ألبرت آينشتاين، وروبرت بودولسكي، ونايثان روزين ورقةً بحثية عام 1935، وضحوا فيها كيف أن قوانين الميكانيك الكمي ستؤدي لنشوء هذه الحالة من التشابك، حتى لو كانت الجسيمات غير مرتبطة ببعضها البعض (ومن هنا سماها آينشتاين بالتأثير الشبحي عن بعد)، وبالتالي فإنه من المستحيل حدوث حالة تشابك بين الجُسيمات لأن ذلك سيناقض "النظرة الواقعية الموضعية" للأحداث الفيزيائية، وأن التوصيف الرياضي للميكانيك الكمي لا يزال غير مكتملاً.
فعلياً، فإن التجارب التي أجريت لاحقاً (خصوصاً على استقطاب الجسيمات وعزم الدوران الذاتي - السبين - التابع لها) قد أظهرت كيف أن هذه الجسيمات يمكن أن تتوضع بحالة التشابك الكمي.
اليوم، أصبح مبدأ التشابك الكمي مجالاً بحثياً هاماً للفيزيائيين حول العالم، وقد قام العديد من الفيزيائيين التجريبيين بتجارب تتضمن حدوث التشابك الكمي، وذلك باستخدام الفوتونات، وباستخدام العديد من خصائص الجسيمات، خصوصاً عزم الدوران الذاتي، أو السبين. وقد تكون "الحوسبة الكمومية Quantum Computing" هي أهم المجالات التي يتم تسخير مبدأ التشابك الكمي بها، حيث يعمل المهندسون والفيزيائيون جنباً إلى جنب من أجل بناء حواسيب ذات قدرات معالجة فائقة، أقوى بكثير من الحواسيب التي تعتمد على المنطق الرقمي الحالي (التمثيل الثنائي للبيانات بأصفار وواحدات)، حيث يمكن للبيانات في الحواسيب الكمومية أن تمثل بصفر، أو واحد، أو كليهما معاً، وذلك بفضل التشابك الكمي. وبالتالي، فإن عملية المعالجة الحاسوبية ستتحول من معالجة تسلسلية لصفوف البيانات، إلى معالجةٍ تفرعية لعدة صفوف من البيانات بنفس الوقت، مما يعني سرعة أكبر بمعالجة البيانات وتخزينها، وذلك بملايين المرات.

إعداد وتصميم: Mario Rahal من صفحة الفزيائيون على الفايسبوك
المصادر:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_entanglement
http://www.sciencedaily.com/arti…/q/quantum_entanglement.htm
http://physics.about.com/…/quantu…/f/QuantumEntanglement.htm