علماء يرصدون انتقال الصوت بين الحالات الكمية في الزمن الحقيقي
علماء يرصدون انتقال الصوت بين الحالات الكمية في الزمن الحقيقي
وثق فريق من جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، بالولايات المتحدة الأمريكية، أول ملاحظة مباشرة للقفزات الكمومية للصوت في رنان ميكانيكي، مما أدى إلى استكمال استكشاف علمي بدأ منذ أكثر من مائة عام، إذ تم وضع نظريات حول القفزات الكمومية، وهي انتقالات مفاجئة من حالة طاقة إلى أخرى، منذ أوائل القرن العشرين، وأثبت وقتها العلماء الأيونات المحصورة عام 1986.
وظل رصد القفزات الكمومية للصوت أمرًا صعب المنال، لكن استطاع فريقًا بقيادة الفيزيائي أمير صفوي نائيني من جامعة ستانفورد سجل هذه الظواهر، ونشر النتائج في مجلة «ساينس»، وأوضح «صفوي» الأستاذ المشارك في الفيزياء التطبيقية بكلية العلوم الإنسانية، أن نتائج هذه الدراسة ستؤدي إلى تطوير تقنيات كمومية جديدة تعتمد على الصوت، كما أن الأجسام المهتزة يمكن أن تظهر سلوكًا كموميًا، وهو شرط أساسي للعديد من العمليات التي تتطلبها الحوسبة والاستشعار الكمومي، وفقًا لـStanford School of Humanities and Sciences.
علماء يرصدون انتقال الصوت بين الحالات الكمية في الزمن الحقيقي
وتمثل الوحدة الكمومية للضوء أصغر جزء منفصل وهو الفوتون أو الفونون، والذي يمثل الحركة المنسقة لمجموعة كبيرة من الذرات، وبالنسبة للحواس البشرية، تبدو الحركة الاهتزازية الناتجة عن الصوت، كما هو الحال في جرس يقرع، وكأنها تتلاشى تدريجيًا بدلًا من أن تقفز فجأة إلى حالة سكون، أما على المستوى الكمي، فتتغير طاقة اهتزاز الرنان على شكل خطوات منفصلة، أو قفزات، على غرار السلوك الكمي للأيونات والفوتونات.
ووجدت تجارب سابقة أدلة على هذه القفزات، لكن هذه الدراسة هي الأولى التي تظهر الفونونات الفردية، وهي تقوم بقفزات كمية في الوقت الحقيقي، كما صنع الرنان الميكانيكي باستخدام تقنيات تصنيع الرقائق الإلكترونية، وهو صغير الحجم لدرجة أنه يمكن وضع العديد من الرنانات على رقاقة واحدة لأداء وظائف معقدة، كما أن طول مدة رنين الرنان جعل هذا الإنجاز ممكنًا، إذ يعمل كشوكة رنانة مجهرية، ويمكنه الاهتزاز لمدة ميلي ثانية.
وتمثل هذه الدراسة خطوة أولى أساسية، لكن القدرة على اكتشاف القفزات الكمومية للصوت يمكن أن تؤدي إلى عدد من التطورات، إذ يسهم في حل مشكلة تصحيح الأخطاء في الحوسبة الكمومية، ويمكن أن تستفيد التقنيات اليومية أيضًا، فالصوت جزء لا يتجزأ من الهواتف الذكية والعديد من الأجهزة الأخرى، ويمكن أن يكون هذا التقدم خطوة نحو الجيل القادم من هذه الأجهزة.
