دراسة حديثة نُشرت في التقارير العلمية توضح تَمكُن باحثين فيزيائيين بمساعدة متخصصين في التكنولوجيا من جامعة موسكو والولايات المتحدة وسويسرا من الرجوع بالزمن لجزء من الثانية باستخدام الحوسبة الكمومية، كما قاموا أيضًا بحساب احتمالية انتقال الإلكترون الموجود في الفراغ تلقائيًا خلال فترة زمنية وجيزة في الماضي القريب.
وأفصح جوردي ليسوفيك “Gordey Lesovik” المؤلف الرئيسي للورقة البحثية ورئيس معمل فيزياء الكم في معهد الفيزياء والتكنولوجيا بموسكو أن هذه الدراسة بإمكانها اختراق القانون الثاني للديناميكا الحرارية، هذا القانون الذي يرتبط ارتباطًا وثيقًا بسهم الزمن والذي يوضح أن كل شئ يسير في اتجاه واحد فقط من الماضي إلى المستقبل واستحالة حدوث العكس.
والسؤال هو ما الذي يجعل المستقبل يختلف عن الماضي؟
بحسب معظم قوانين الفيزياء، فإنه لا يمكن التمييز بين الماضي والمستقبل. على سبيل المثال لنصنع معادلة تمثل تصادم كرتين بلياردو، هذه المعادلة مكونة من طرفين أيمن وأيسر، وعند اصطدام الكرتين نقوم بتسجيل لقطات بالكاميرا، ولنمثل هذا بالطرف الأيمن للمعادلة، ومن ثم ننظر لهذه اللقطات في الإتجاه المعاكس أي الطرف الأيسر فنلاحظ كما لو أن المعادلة كما هي لم تتغير بعد.
ولكن ماذا لو اصطدمت إحدى هاتين الكرتين بجسم أكبر منهما وهم مرتبون مع غيرهم من الكرات في صورة الشكل الهرمي على سبيل المثال، فنلاحظ انتشار الكرات جميعًا في جميع الاتجاهات، والشكل الجديد من المستحيل أن يكون شبيهًا بشكلهم القديم وهم مرتبون كما ذكرنا داخل المثلث الهرمي، وهذا يتماشى مع القانون الثاني للديناميكا الحرارية والذي ينص على أن أي نظام معزول يبقى ثابتًا أو يتطور إلى حالة من الفوضى بدلًا من النظام.
هذا بالإضافة لعدم قدرة معظم قوانين الفيزياء في التحكم أو منع بعض الظواهر، مثل دوران كرات البلياردو إثر تجمعها في صورة شكلٍ هرمي، أو البركان من الانفجار لأنها ظواهر ليست ملحوظة، فالمثال الأول يحتاج إلى تدقيق النظر لملاحظته والثاني كبعض الظواهر الطبيعية نستطيع التنبأ به فقط دون تحديد زمن محدد ثابت لحدوثه.
هذا وقرر علماء فيزياء الكم في معهد الفيزياء والتكنولوجيا بموسكو بقيادة أندري ليبيديف “Andrey Lebedev” إجراء دراسة للتحقق مما إذا كان الزمن يمكن أن يعكس نفسه تلقائيًا على الأقل لجسيم فردي ولجزء صغير من الثانية، وقد تم ذلك بفحص إلكترون مفرد في الفراغ. فتأكدوا من صحة أحد مبادئ ميكانيكا الكم وهو مبدأ عدم اليقين أو التأكد، فالتجربة أوضحت أنه من المستحيل تحديد مكان الإلكترون في منطقةٍ ما تحديدًا صارمًا ولكن من الممكن أن يحددوا المنطقة الأوسع نطاقًا المحتمل فيها وجوده نظرًا لانتشاره الواسع في الفراغ بسرعة كبيرة. ولكن ماذا لو عُكس الزمن تحت الطلب؟
يُعد هذا أساس تجربتهم المكونة من أربع مراحل والتي لاحظوا فيها حالة كمبيوتر كمي متكون من عنصرين أو ثلاثة من العناصر الرئيسية والتي تسمى الوحدات فائقة التوصيل على أن تكون المراحل بالترتيب كالآتي:
المرحلة الأولى: مرحلة إعطاء الأوامر، وفيها يتم تهيئة هذه الوحدات في المستويات الأرضية ويُشار إلى هذه الحالة بالحالة الصفرية، وتتوافق مع حالة الإلكترونات الموجودة في نطاقات صغيرة.
المرحلة الثانية: مرحلة الانحلال، وفيها يتم تحطيم الأوامر، وتأخذ الوحدات أشكالًا أكثر تعقيدًا الكمي.
المرحلة الثالثة: مرحلة عكس الزمن وفيها يتم تهيئة برنامج الكمبيوتر الكمي للرجوع للخلف أي تغيير حالته عن عمد من الفوضى للنظام.
المرحلة الرابعة: مرحلة التجديد، وفيها يتم إطلاق التطور في البرنامج كما حدث في المرحلة الثانية، والبرنامج لا يؤدي إلى مزيد من الفوضى بل يعيد ترتيب الوحداث الأساسية إلى ما كانت عليه في بادئ الأمر قبل بدء التجربة.
ووجد الباحثون أن الكمبيوتر الكمي ثنائي الوحدات يؤدي إلى نتائج يبلغ نجاحها 85% بينما الكمبيوتر الكمي ثلاثي الوحدات يؤدي إلى نتائج يبلغ نجاحها 50%، ومع استمرار صنع أجهزة أكثر تطورًا ربما تنخفض نسبة الخطأ.
كتابة: سارة صلاح
مراجعة: سارة محمد
تصميم: أمنية عبد الفتاح
تحرير: رنا ممدوح
