نقل صورة بين موقعين باستخدام نظرية التواصل الكمي

الصغير محمد الغربي

تمكن فريق من العلماء من إجراء أول عملية نقل لصورة بين موقعين دون إرسال أي جسيمات مادية، باستخدام أحد أغرب أشكال التواصل الكمي المسمى "التواصل الكمي المضاد".

التواصل الكمي هو أحد الظواهر المثيرة للدهشة في الفيزياء الكمية، ولكن أحد أغرب أشكالها ما يطلق عليه اسم "التواصل الكمي المضاد" أو التواصل المعاكس الذي لا تنتقل خلاله الجزيئات بين طرفي الاتصال. وبعبارة أخرى يمكن بواسطته إرسال رسالة دون إرسال أي شيء كما تقول "ساينتفيك أميركان".

إنها ظاهرة كمية، وقد توقع علماء الفيزياء النظرية منذ فترة طويلة إمكان حدوثها. لكن في عام 2017، تمكن الباحثون من تحقيقها تجريبيا لأول مرة بنقل صورة نقطية بالأسود والأبيض من موقع إلى آخر دون إرسال أي جزيئات مادية.

هل هو النقل الفوري عن بعد؟
يختلف هذا الشكل من التواصل الكمي عن الشكل الأكثر شهرة والمعروف بالنقل الكمي عن بعد، الذي نجح العلماء في استخدامه سابقا لنقل معلومات بشكل فوري لمسافات بعيدة. 

إذ يستند هذا الأخير إلى مبدأ التشابك، وهو "ربط " جسمين ببعضهما بتوحيد حالتهما الكمية بشكل لا ينفصل، بحيث يؤثر كل ما يحدث لأحدهما على الآخر تلقائيًّا، مهما كانت المسافة بينهما.

لكن النقل الكمي عن بعد يعتمد على انتقال الجسيمات بحالتها المادية بشكل أو بآخر. فعادة يحتاج الجسيمان إلى أن يكونا معا عندما يكونان متشابكين في مكان واحد ثم يتم نقل أحدهما إلى مكان آخر قبل أن يحدث الاتصال بينهما.

تأثير "زينو"
في المقابل، يعتمد التواصل الكمومي المضاد على شيء آخر غير التشابك الكمي. حيث يستخدم ظاهرة تسمى تأثير" زينو" الكمي، وهو نقل الحالة الكمية من موقع إلى آخر دون انتقال أي جسيم كمي أو كلاسيكي بينهما.

وتأثير زينو الكمي هو سمة من سمات الأنظمة الميكانيكية الكمية التي تسمح بتوقيف تطور جسيم عن طريق قياسه بشكل متكرر، ففي العالم الكمي تتغير الأشياء بمجرد "النظر إليها" أو قياسها، لذلك يمكن على سبيل المثال منع تغير حالة جسيم ما بإجراء قياسات متكررة عليه -تماما مثل القدر الذي يمكن منع غليان محتواه بمجرد رفع غطائه للنظر إليه- وبالتالي تجميد الحالة الكمية لجسيم معين.

لإجراء الاختبار على التواصل الكمي المضاد، أنشأ باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين نظاما معقدا يعتمد على مصدر ليزري للضوء قادر على إطلاق فوتون واحد في اتجاه سلسلة من الأنظمة لشق الحزم الضوئية في اتجاهات مختلفة، ووضع الباحثون في منفذ آخر مجموعة منها كاشفات أحادية الفوتون.

وبسبب تأثير "زينو" الكمي، تم تجميد النظام في حالة معينة، مما مكن العلماء من توقع أي طريق سيسلك الفوتون وأي أجهزة الكشف ستسجل مروره.

وتمكن الباحثون من نقل صورة نقطية أحادية اللون من موقع إلى آخر باستخدام هذا المصدر أحادي الفوتون، وهو ما يمثل -كما يقولون- عرضا تجريبيا لظاهرة التواصل الكمي المباشر المضاد للواقع.

ورغم أن هذ التجربة تهم الجسيمات الصغيرة جدا باعتبارها ذات طابع كمي، فإنها تمثل خطوة مهمة للتواصل الكمي، ويمكن أن تكون لها استخدامات كثيرة كتصوير القطع الأثرية القديمة الحساسة التي لا يمكنها تحمل تسليط الضوء الساطع عليها بشكل مباشر.