التشابك الكمي المتسلسل: اكتشاف يفتح الباب لشبكات كمّية بلا حدود

هل يمكن لجسيمات متشابكة أن تنقل "سحرها" الكمي من زوج إلى آخر بلا نهاية تقريبًا؟ تبدو المسألة أشبه بقصة خيالية من عالم الفيزياء، لكنها اليوم صارت واقعًا يحمل في طياته تطورًا ثوريًا في فهم آليات الحوسبة الكمية والاتصالات المستقبلية. في هذا النص نستكشف ما توصل إليه العلماء حول قدرة التشابك الكمّي على الانتشار، وما قد يعنيه ذلك للحواسيب الخارقة ونظريتنا عن العالم غير المرئي.

منذ أن ظهر مفهوم التشابك الكمي، يدور في أذهان الباحثين سؤال جوهري: هل يُمكن مشاركة هذه الروابط العجيبة بين الجسيمات أكثر من مرة دون أن تتلاشى قوتها؟ أظهرت دراسة جديدة نشرها باحثون من معهد “هاريش تشاندرا” في الهند وجامعة بروكسل الحرة أن الأمر ليس مجرد تخمين. العملية بسيطة نظريًا ومعقّدة عمليًا—قام العلماء بإثبات إمكانية انتقال الوضعية المشتركة لجسيمين متشابكين (وليكن اسماهما أليس وبوب حسب تقاليد الأمثلة الكمية) إلى زوجين جديدين (سمياهما شاروا وديبو). ليس ذلك فحسب، بل يستطيع هذا "المخزون" من التشابك الانتقال إلى عدد غير محدد من أزواج الجسيمات الأخرى، كأن هناك بنكًا يوزّع التشابك بصيغة مقننة!

هنا يبدأ الجانب المثير للدهشة في الاكتشاف الجديد؛ تخيّل أنّ التشابك ليس رابطًا جامدًا بين زوجين فقط، بل طاقة يمكن اقتطاع جزء منها وتحويله إلى أزواج أخرى من الجسيمات. الفكرة الرئيسية أن أليس يمكنها التعاون مع شاروا لنقل قسم من التشابك، وهكذا يفعل بوب مع ديبو؛ من خلال عمليات تُدعى “الوحدات المشتركة”، التي تتحكم في سلوك الحالات الكمية للجسيمات. بهذه الطريقة تُخترق حدود المكان والزمان التقليدية: جوهر التشابك "يُشاع" بين مجموعات متعددة من الكيوبتات. لكن ثمة نقطة مهمة: كل مرة ينقل فيها هذا الترابط، يصغر "حجمه" قليلاً، أي أن الطاقة الكمية المعنوية تتوزع على عدد أكبر من الجسيمات وتخفت تدريجيًا حتى يصبح تأثيرها محدود الفائدة. وهذا ينتج عنه صورة تشبه توزيع الحلوى بين عدد متزايد من الأطفال، كما شبهها أحد الباحثين—كلما زاد العدد، صغر نصيب الفرد!

تتابعًا مع هذا التحليل، يصبح سؤالنا التالي: ما مدى أهمية هذه الظاهرة لمستقبل التقنية الكمية؟ إذ من المعلوم أن التشابك الكمي هو الركيزة الأساسية لتشغيل الحاسبات الكمية، إضافةً إلى دور كبير في أمن الاتصالات والمعلومات.

القدرة على تعزيز طرق تبادل التشابك الكمي تعد خطوة جبارة لمجال الحوسبة الكمية. في السابق، كان الباحثون يواجهون صعوبة شديدة في توليد أزواج من الكيوبتات المتشابكة بسبب هشاشة الظروف، إذ أن القليل من “الشوشرة الحرارية” أو أي اضطراب يكفي لتدمير قوة الارتباط. لذلك، فإن ابتكار وسيلة لإعادة توزيع أو توسيع نطاق التشابك يوفر سلاحًا جديدًا لتعزيز موثوقية هذه الأنظمة الكوانتية وتصحيح أخطائها.

ودون الخروج عن السياق، نجد أن لهذا التطور وقعاً استراتيجياً في شبكات الاتصالات الكمّية الآمنة ولعمليات نقل المعلومات فائقة السرعة التي تتجاوز حدود تقنيات اليوم التقليدية. إن غزارة مرادفات الكمّ والتشابك، الكيوبت والطاقة الكمية، تقود الحوار العلمي نحو إمكانيات يتخيلها كثيرون أقرب إلى الخيال منها إلى الواقع.

ومن هنا، نُدرك أن الاكتشاف ليس مجرد حيلة نظرية، بل منصة يمكن البناء عليها لاستثمار التشابك كمورد متجدد نسبياً—رغم أنه ينفد تدريجياً مع تقاسم المزيد من الأزواج. يربط هذا الإنجاز مفهوم استمرارية الموارد الكونية مع السعي البشري لإيجاد حلول للمشاكل التقنية.

تجدر الإشارة كذلك إلى مدى ترابط الأمور بين الفيزياء الأساسية والتطبيقات الحديثة، وكيف أن إجراء بسيطًا - كإجراء وحدات مشتركة على جسيمات كمومية - قد يحدث فرقًا هائلًا في بنية الإنترنت الكمي أو تصميم بروتوكولات تصحيح الأخطاء.

في الختام، يثبت العلماء مرة أخرى أن قوانين الطبيعة أكثر دهشة مما كنا نتصور، وأن عالم التشابك الكمي واسع يتخطى حدود الخيال العلمي. إذا كانت كلمة "تشابك" لا تُعبّر بما فيه الكفاية عن عمق هذه الظاهرة، ربما يمكن استبدالها بـ"تناقل" لإبراز فكرة المشاركة المستمرة للطاقة الكمية. وبإضافة جملة توضح زيادة إمكانيات الاتصالات الكمية الآمنة نتيجة لهذه الظاهرة، سيزداد وضوح القيمة العملية لهذا الاكتشاف المثير. لعل القادم في أبحاث الفيزياء الكمية يحمل بين طياته المزيد من المفاجآت والعجائب التي ستعيد تعريف كيفية فهمنا للعالم من حولنا.