منذ ما يقارب 50 عامًا تم افتراض حالة من المادة وقد تم ملاحظتها لأول مرة الآن. هذه المادة التي أنشأها باحثون من جامعة هارفارد، والتي تسمى سائل الدوران الكمومي يمكن أن تساعد في تحسين أجهزة الحاسوب الكمومية.

لكي تصبح المواد مغناطيسية، يجب أن يكون الدوران المغزلي للإلكترونات في المادة مرتب بشكل كبير. المغناطيس  ذو النوع الأكثر شيوعًا هو المتواجد داخل الثلاجة حيث يعمل لأن دوران جميع الإلكترونات في المادة يتحاذى في نفس الاتجاه. لكن في المقابل يمكن أن تنشأ أنواع أخرى من المغناطيسية وذلك عندما يتناوب دوران الإلكترونات المجاورة لأعلى ولأسفل – في نمط مربع المدقق – والذي يبقى المغناطيس يعمل طالما هناك ترتيب.

ولكن في عام 1973، افترض الفيزيائي فيليب أندرسون حالة للمادة  تسمى سوائل الدوران الكمومية، والتي لن تتبع هذه القواعد بأي حال . فعندما تم تبريد المواد، لم تتشكل إلكترونات صلبة، مما يعني عدم وجود إلكترونات مرتبة ترتيبًا عاليًا كما هو الحال مع الخاصية المغناطيسية، بل بدلاً من ذلك ، كانت الإلكترونات تتحول باستمرار، متشابكين مع بعضهم البعض في حالة كمومية معقدة.

يقوم فريق من العلماء من جامعة هارفارد حاليًا بتكوين وملاحظة سائل الدوران الكمي هذا لأول مرة. حيث استخدم الباحثون جهاز محاكاة كمومية قابل للبرمجة قاموا بتطويره منذ بضع سنوات، والذي يعلق 219 ذرة في شبكة باستخدام الليزر. يمكن التلاعب بخصائص هذه الذرات بعناية، بما في ذلك دوران إلكتروناتها المغزلي.

في هذه الدراسة، قام الفريق بترتيب الذرات على شكل شبكة بلورية مثلثة، مما يعني أن كل ذرة تجاور ذرتين بصورة مباشرة. ويمكن لزوج من الإلكترونات الاستقرار مغناطيسيًا بطريقة أو بأخرى، لأن دورانهما المغزلي يمكن أن يكون محاذيًا أو متناوبًا – لكن عند وجود ما يزيد عن الحاجة من الالكترونات فإن ذلك يتسبب في عدم التوازن، مما يثبط الحالة المغناطيسية ويجعلها غير مستقرة. 

يُظهر سائل الدوران الكمي الناتج بعض الظواهر الكمومية المفيدة، مثل التشابك والتراكب الكمي أما التشابك فيمكن للذرات أن تؤثر على بعضها البعض عبر مسافات شاسعة  بالإضافة إلى معلومات “النقل الآني”. وأما التراكب الكمي فيمكن أن توجد الذرات في حالات متعددة في وقت واحد. كلا الحالتين مفيد لبناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يجب أن تكون أكثر مرونة ضد التدخل الخارجي.

 وأخيرًا تقول جوليا سيمغيني، الباحثة الرئيسية لهذه الدراسة: “نحن نعرض الخطوات الأولى  فقط حول كيفية إنشاء هذا الكيوبت الطوبولوجي، لكننا ما زلنا  بالفعل بحاجة شديدة إلى إمكانية تشفيره ومعالجته”.  واستدركت قائلةً: “هناك الكثير لاستكشافه والبحث عنه”.

المصدر: https://newatlas.com

ترجمة: عائشة جلال الأصفر

تويتر: @Aisha36550897

مراجعة وتدقيق: لبنى عبد الله آل ربيع

تويتر: @astrolubna