إكتشف الفيزيائيون ثغرة كمومية تقوم على مبدأ لانداور Landaur's Principle تمكنهم من الوصول إلى الصفر المطلق، تابع التفاصيل!
تعرف حالة السكون التام في درجة الحرارة بإسم "الصفر المطلق" وهي واحدة من الأوضاع الفيزيائية المستحيلة في الكون، حيث ستمنعنا قوانين الفيزياء دائما من الوصول إلى لك النقطة الحرارية التي تبلغ صفر درجة.
لكن فريقا دوليا من الباحثين قد توصل مؤخرا إلى طريق نظري جديد للوصول إلى النقطة الأسطورية في درجات الحرارة و هي (0 كلفن) أو ما يعادل (273.15- درجة مئوية) و (459.67- فهرنهايت) دون أن يخالف هذا المنحى النظري أي قانون من قوانين الفيزياء أو يزيل آخر وميض من الحرارة لكن هذا الإطار النظري يمكن أن يلهم المجتمع العلمي في إيجاد طرق جديدة لإستكشاف المادة عند درجات حرارة منخفضة.
كنتيجة للقانون الثالث للديناميكا الحرارية، فإن إزالة الزيادات في الطاقة الحرارية من مجموعة من الجسيمات لتبريدها إلى الصفر المطلق سينتج عنه "دائما" إتخاذ عدد لا حصر له من الخطوات، وعلى هذا النحو فإن الأمر يتطلب كمية لا حصر لها من الطاقة لتحقيقه وهو تحد هائل.
تجعل الفيزياء الكلاسيكية هذا الأمر واضحا نسبيا ٫ لكن و رغم ذلك فإن النظر إليه من منظور الفيزياء الكمومية ستبدأ المشكلة في الظهور بشكل مختلف تماما ٫ حيث تصف فيزياء الكم الجسيمات وفقا لإمتداد الإحتمالات فبمجرد أن يتم قياس "السمة" (أو الملامح) Feature الخاصة بالجسيم يكون لها حالة ملموسة ٫ و حتى تلك اللحظة ٫ تصبح الصفات الأخرى للجسيم أقل "يقينا" و هو ما يجعل الجسيم عند النقطة النظرية للصفر المطلق دون حركة و بالتالي نصبح متأكدين (يقينا) من موضعه و يمكننا حينها محو التفاصيل الكمية المتعلقة بموقعه السابق بشكل فعال و حذف المعلومات الأخرى.
ويقوم هذا الأمر على "مبدأ لانداور" Landaur's Principle الذي ينض على أن حذف جزء من المعلومات يتطلب حدا أدنى و محدودا من الطاقة ٫ لكن هل يعني هذا أن هناك "حيلة كمومية" للوصول إلى الصفر المطلق ؟
هذه مفارقة تحتمل إحتمالين إثنين ٫ لا يزال من الممكن أن تكون هناك حاجة إلى قدر غير محدود من الوقت أو الطاقة لتحقيق هذه القفزة (العلمية) ٫ أو (و وفقا للبحث الجديد) سيتطلب الأمر حذف قدر لا حصر له من التعقيد.
من هذه الناحية، يقدم الكشف الجديد عن دور التعقيد زاوية جديدة للبحث عن طريق نحو الصفر المطلق حتى وان كان مستحيلا عمليا وهو ما عمل عليه الباحثون فعليا حيث يقول عالم فيزياء الجسيمات "ماركوس هوبر" Marcus Huber من "جامعة فيينا للتكنولوجيا" Vienna University of Technology بالنمسا : "لقد وجدنا أنه يمكن تعريق الأنظمة الكمومية التي تسمح لنا بالوصول إلى الحالة الصفرية المطلقة حتى من خلال الطاقة المحدودة و عند الوقت المحدد ٫ لم يتوقع أي منا ذلك".
وأضاف : "لكن هذه الأنظمة الكمومية الخاصة لها خاصية مهمة أخرى فهي معقدة بشكل لا متناهي"، فما لدينا الآن هو في الأساس "نسخة كمومية" من القانون الثالث للديناميكا الحرارية التي تتجاوز ما تعلمنا إياه الفيزياء الكلاسيكية وهو أن الوصول إلى الصفر المطلق يتطلب كمية لا حصر لها من الطاقة والوقت والتعقيد.
من جانب آخر، تظهر الحسابات والنمذجة التي أجراها الفريق البحثي أيضا أن مجو البيانات بشكل كامل والدرجة الدنيا من الحرارة مرتبطان إرتباطا وثيقا ويبدو أن تحقيقهما من قبل "القدرات البشرية" أمر مستحيل، وعلى هذا الأساس فمن الممكن إذا أن يكون التعقيد المتزايد في الأنظمة طريقة أخرى للإقتراب من الصفر المطلق أو على الأقل المضي قدما نحوها وبسرعة أكبر.
وهنا يردف "هوبر" قائلا: "إذا كنت ترغب في محو المعلومات الكمومية تماما في جهاز كمبيوتر كمومي، وفي هذه الحالة تقوم بنقل "كيوبت" Qubit (وحدة القيس في الحاسوب الكمومي) إلى حالة أرضية (الصفر) نقية تماما ٫ فمن الناحية النظرية ستحتاج إلى كمبيوتر كمي معقد بلا حدود ويمكنه التحكم بشكل مثالي في عدد لا حصر له من الجسيمات".
وبشكل عام فإنه لا يوجد (نظريا) نظام كمبيوتر مثالي على الإطلاق ٫ لذا فإن فكرة أن الجسيم في الكمبيوتر الكمومي لا يمكن محوه بالكامل من بياناته (أو حالاته السابقة) لا ينبغي أن يبقى حجر عثرة في طريق تطوير هذه التقنيات حيث ترتبط ميكانيكا الكم و درجة الحرارة إرتباطا وثيقا ٫ فعندما نقترب من الصفر المطلق تبدأ ظواهر كمية غريبة في الحدوث و يقول الباحثون أن هذا مجال آخر يمكن أن تكون فيه نتائج هذه الدراسة مفيدة مستقبلا.
ويقول "ماركوس هوبر" : "هذا بالتحديد هو سبب أهمية فهم العلاقة بين نظرية الكم والديناميكا الحرارية بشكل أفضل، هناك الكثير من الاقدم المثير للإهتمام في هذا المجال في الوقت الحالي ٫ وأصبح من الممكن ببطء رؤية كيف يتشابك هذان الجزءان المهمان من الفيزياء".