حصل علماء الأرض على جائزة نوبل في الفيزياء “العمل المخيف عن بعد”
2021 جائزة نوبل في الفيزياء تم منحه لثلاثة علماء كان عملهم رائدًا في أحد أكثر الاختبارات روعة في عالم ميكانيكا الكم ، حيث يناقض أينشتاين ويكتشف الظاهرة الغريبة للانتقال الآني الكمي.
فاز كل من جون إف كلوزر وآلان أسبكت وأنطون زيلينجر بجائزة 10 ملايين كرونة سويدية (915000 دولار) عن “تجارب مع الفوتونات المتشابكة ، وإثبات انتهاك عدم مساواة بيل والريادة في علم المعلومات الكمومية ،” الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم ، وهي مسؤول عن اختيار الحائزين على جائزة نوبل في الفيزياء ، أعلن يوم الثلاثاء (4 أكتوبر).
يركز عمل الثلاثي على تشابك الكم، وهي عملية يتم فيها اقتران جسيمين أو أكثر من الجسيمات الكمومية بحيث يؤدي أي تغيير في أحد الجسيمات إلى تغيير متزامن في الآخر ، حتى لو تم فصلهما بمسافات شاسعة ، بل لانهائية. يعطي هذا التأثير أجهزة الكمبيوتر الكمومية القدرة على إجراء عمليات حسابية متعددة في وقت واحد ، مما يزيد بشكل كبير من قوة المعالجة الخاصة بهم مقارنةً بالأجهزة التقليدية.
متعلق ب: يمكن لـ “بلورة الزمن” الأخرى المصنوعة داخل كمبيوتر Google الكمومي أن تغير الفيزياء إلى الأبد
عندما نوقشت التنبؤات غير البديهية التي اقترحتها ميكانيكا الكم – والتي كان التشابك الكمي أحدها – لأول مرة في عام 1935 ، لم يكن جميع الفيزيائيين مرتاحين للآثار المترتبة عليها. البرت اينشتاين أطلق على هذه الظاهرة اسم “الفعل المخيف عن بعد” واقترح أن التأثير قد حدث بالفعل لأن الجسيمات تحتوي على متغيرات أو تعليمات خفية ، والتي سبق أن حددت حالاتها مسبقًا. هذا يعني أنه لم تكن هناك حاجة للانتقال الآني بعد كل شيء.
أثبت الفيزيائيون الثلاثة الذين فازوا بجائزة اليوم أن أينشتاين كان مخطئًا. أظهرت تجاربهم العملية ، المبنية على أسس أسسها لأول مرة في الستينيات الفيزيائي النظري جون ستيوارت بيل ، أن أفضل وصف للعالم المادي ليس من خلال نموذج كرة البلياردو المنفصل لفيزياء نيوتن ، ولكن بالأحرى من خلال نموذج من الجسيمات الشبيهة بالموجات تؤثر على بعضها البعض على الفور عبر مسافات هائلة.
“ما يعتبر اليوم منطقيًا وقابل للقياس وقابلاً للقياس الكمي نوقش في البداية من قبل نيلز بور وألبرت أينشتاين من منظور فلسفي. حوّل جون بيل النقاش الفلسفي إلى علم وقدم تنبؤات قابلة للاختبار أطلقت العمل التجريبي ،” إيفا أولسون ، عضو لجنة نوبل للفيزياء ، خلال إعلان اللجنة يوم الثلاثاء (4 أكتوبر). وقال أولسون إن العلماء الثلاثة الذين حصلوا على جائزة هذا العام “تحملوا تحديات بيل وتصدوا لها في مختبراتهم”.
بدأ العمل في عام 1972 ، عندما ابتكر جون إف كلاوزر ، الفيزيائي الأمريكي الذي يشغل الآن منصب رئيس شركة الأبحاث والاستشارات JF Clauser and Associates ، وزميله ستيوارت فريدمان الاختبار الأول لأفكار بيل عن طريق اصطدام الكالسيوم. ذرات لتنبعث منها أزواج متشابكة الفوتونات (جزيئات الضوء) قبل تمريرها عبر المرشحات لضرب الكاشفات. أظهرت هذه التجربة بنجاح أن حالة أحد الفوتونين تعتمد على كيفية قياس الآخر ، على الجانب الآخر من التجربة ، وأن التغيير حدث بشكل أسرع من قدرة الضوء على السفر. يمكن أن يكون “العمل المخيف عن بعد” – النتائج التي توصلوا إليها – حقيقيًا في الواقع.
لكن بعض النقاد أشاروا إلى ثغرات في تصميم تجربة كلاوزر وفريدمان. كان من أهمها أن القياس تم ضبطه مسبقًا ، مع وجود المرشحات التي جعلت الفوتونات تختار حالتها قبل أن يتم إرسال جسيمات الضوء في الهواء. هذا يعني أن المعلومات المخفية قد تظل موجودة ، حيث يختار المراقبون الفوتونات التي بدت حالاتها مرتبطة بشكل وثيق ، ويستبعدون الآخرين الذين قد يظهرون نتيجة مختلفة.
في عام 1980 ، قام Alain Aspect ، وهو فيزيائي في جامعة Paris-Saclay ، Paris ، بتحسين التجربة ، وجعلها أكثر كفاءة واستخدم جهازًا للتبديل العشوائي لتكوين المرشحات بحيث لا تتأثر نتيجة أي قياس حتى عن بعد. بواسطة المجربين. كانت النتائج كما كانت من قبل. أشارت الأدلة بأغلبية ساحقة إلى أن ميكانيكا الكم أصبحت فورية في متناول اليد.
بعد ذلك ، في عام 1989 ، قام الفيزيائي النمساوي أنطون زيلينجر ، من جامعة فيينا ، بالبناء على هذه الأسس ، مستخدمًا تصميمًا تجريبيًا أكثر تعقيدًا لتشابك فوتونات متعددة ، وحتى إثبات أنه من الممكن نقل جميع المعلومات حول جسيم إلى آخر. أظهر زيلينجر أيضًا أن التأثير لا يزال يحدث عبر مسافات هائلة ، حيث لا تزال الجسيمات المتشابكة التي تفصل بينها 89 ميلاً (143 كيلومترًا) تتصرف وفقًا للتنبؤات الكمية. مكّن هذا العمل من إنشاء شبكات كمية أكبر من أي وقت مضى ، مما يمثل بدايات أجهزة الكمبيوتر الكمومية الوليدة اليوم.
قال أولسون: “علم المعلومات الكمومية هو مجال حيوي وسريع التطور. وله آثار واسعة ومحتملة في مجالات مثل النقل الآمن للمعلومات ، والحوسبة الكمومية ، وتكنولوجيا الاستشعار”. “لقد فتحت تنبؤاتها أبوابًا لعالم آخر ، كما أنها زعزعت أسس كيفية تفسير القياسات.”
