لقد دفع العلماء مفارقة قطة شرودنغر إلى حدود جديدة

في العالم في فيزياء الكم، يبدو أن رقمًا قياسيًا آخر قد تم تحطيمه للتو. في ورقة بحثية مدرجة على موقع ما قبل الطباعة ArXiv، يدعي الباحثون في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية أنهم لاحظوا الذرات في حالة التراكب الكمي لمدة 23 دقيقة. ويقولون إن القدرة على الحفاظ على استقرار الحالات الكمومية لفترة طويلة يمكن أن تساعد في جعل الأجهزة الكمومية أكثر متانة واكتشاف تأثيرات جديدة غريبة في فيزياء الكم.

التراكب هو ظاهرة حيث يكون لجسم ما في لحظة معينة القدرة على احتلال حالات مختلفة متعددة، ولكن الحالة الفعلية للكائن غير معروفة. الأجسام الصغيرة جدًا، مثل الفوتونات أو الإلكترونات، توضح هذا السلوك؛ فهي تتصرف كالموجات، ومن المحتمل أن تشغل مجموعة من المواضع في أي وقت، وليس مثل الجسيمات ذات الموقع الفردي. والأهم من ذلك، أنه عندما تتم ملاحظة جسم ما في حالة تراكب، تنهار حالته ولا يُرى إلا في حالة واحدة من حالاته المحتملة. يمكنك أن تفكر في هذا مثل عملة معدنية يتم قلبها – أثناء دورانها في الهواء، من المحتمل أن تكون وجهًا أو وجهًا في نفس الوقت، ولكن عندما تنظر إليها بعد هبوطها، يمكن أن تكون واحدة فقط أو الأخرى.

ربما سمعت أيضًا عن تفسير التراكب باستخدام مفارقة شرودنغر الشهيرة للقطط. كانت هذه تجربة فكرية اقترحها الفيزيائي إروين شرودنغر، حيث يتم وضع قطة في صندوق مغلق يحتوي على مادة مشعة تتحلل بشكل عشوائي، وعندما تتحلل، تقتل القطة. وإلى أن تفتح الصندوق، تقترح التجربة أن القطة في حالة تراكب، حيث تكون حية وميتة في نفس الوقت. على الرغم من استخدامها بشكل شائع لتفسير التراكب، إلا أن تجربة شرودنغر كانت تهدف إلى إظهار السخافة الظاهرة لهذا السلوك الكمي.

لسنوات، تمكن الباحثون من التقاط أجسام صغيرة تظهر تراكبًا، حيث تبين أن جزيئات الضوء وحتى البلورات الصغيرة في المختبر تشغل حالات متعددة في نفس الوقت. لكن الأجسام في هذه التجارب كانت دائمًا غير مستقرة للغاية، وكان تعرضها للتراكب سريعًا للغاية. ومع ذلك، في الدراسة الجديدة، يبدو أن الباحثين الصينيين، بقيادة الفيزيائي تشنغ تيان لو، استخدموا الذرات المحبوسة بالضوء للحفاظ على هذه الظاهرة.

استخدم الباحثون حوالي 10,000 ذرة من الإيتربيوم، والتي تم تبريدها إلى بضعة أجزاء من الألف من الدرجة فوق الصفر المطلق وحبستها القوى الكهرومغناطيسية لضوء الليزر. في ظل هذه الظروف، يمكن التحكم في الحالات الكمومية للذرات بدقة شديدة، واستغل الباحثون ذلك لوضع كل ذرة في تراكب من حالتين متزامنتين لهما دورانان مختلفان للغاية.

بشكل عام، قد تؤدي الاضطرابات الناتجة عن بيئة الذرات إلى انهيارها إلى حالة واحدة خلال ثوانٍ أو ميلي ثانية، لكن الباحثين تمكنوا من ضبط أشعة الليزر بدقة للحفاظ عليها لمدة غير مسبوقة تبلغ 1400 ثانية، أو 23 دقيقة. ومن المهم أن نلاحظ، مع ذلك، أن العمل لم تتم مراجعته رسميًا بشكل مستقل بعد.

نظرًا لأنها تعمل على توسيع نطاق التراكب لفترة طويلة جدًا، فإن مثل هذه التقنية، إذا ثبت أنها ممكنة، يمكن استخدامها في المستقبل لاكتشاف ودراسة القوى المغناطيسية، أو استكشاف تأثيرات جديدة وغريبة في الفيزياء، أو حتى السماح بذاكرة كمبيوتر كمومية مستقرة جدًا. .

ظهرت هذه القصة في الأصل على وايرد إيطاليا وتمت ترجمته من الإيطالية.