العلماء من جامعة أكسفورد اكتشفوا لأول مرة التفاعل الكمي من الدرجة الرابعة، ما يفتح آفاقاً جديدة لدراسة طبيعة الكون

انطلاقة كوانتية: تم إنشاء "الضغط الرباعي" لأول مرة

*كشف العلماء في أكسفورد عن نوع جديد من التفاعل الكوانتي يمكنه تحسين دقة الحساسات والمحاكيات.*

ما هو الضغط في الميكانيكا الكوانتية؟
في الفيزياء الكلاسيكية يمكن قياس الموقع والسرعة بدقة. في العالم الكوانتي لا يمكن ذلك – يحد مبدأ عدم اليقين لهيزنبرغ من معرفة إحداثيات الإلكترون وسرعته معًا.

عندما "نضغط" أحد المتغيرات (مثلاً نقلل خطأ قياس الموضع)، يتغير توزيع الاحتمالات: بدلاً من الدائرة يصبح شكلها بيضاوي. هذا حالة أكثر دقة من الحالة الكلاسيكية.

ما الجديد الذي اقترحه الباحثون؟
أظهر فريق أكسفورد لأول مرة الضغط الرباعي – تفاعل كوانتي من الدرجة الرابعة.

- على عكس الضغط "العادي" (الدرجة الثانية) المستخدم في أجهزة استشعار الموجات الجاذبية، يخلق الضغط الرباعي توزيعات احتمالية ذات شكل أكثر تعقيدًا: ليس بيضاويًا، بل "أوراق وزوائد".

- تسمح هذه الحالات بالكشف عن إشارات أضعف، ما يمهد الطريق لحساسات فائقة الحساسية.

كيف تم ذلك؟
1. النظام التجريبي – أيون محبوس واحد.
2. قوتان ليزرية مُتحكمتان (مع ترددات، مراحل وحجوم مختلفة) تُطبق على الأيون.
- كل قوة بمفردها تسبب تأثيرًا خطيًا فقط.
- التفاعل غير المتبادل لهما يولد تأثيرًا كوانتيًا غير خطي من الدرجة الرابعة قويًا.
3. يمكن تعديل معلمات القوى بحيث "نقفل" التأثيرات غير المرغوب فيها ونفعّل نوع الضغط المطلوب.

النتيجة: تم توليد الضغط الرباعي أكثر من 100 مرة أسرع من الطرق التقليدية.

التأكيد والآفاق
- تمت إعادة بناء حالات حركة الأيون، مما أكد وجود أشكال مميزة لمختلف درجات التفاعل.
- الآن يوسع الباحثون النهج إلى الأنظمة متعددة النماذج ويطبّقونه على منصات كوانتية أخرى: الدوائر الفائقة الموصلية، الذرات الباردة وغيرها.
- يُستخدم الأسلوب بالفعل لتوليد حالات ضغط متراكبة وتخطيط نظرية معايرة شبكية.

ما معنى ذلك؟
- تحظى المحاكاة الكوانتية بأداة جديدة لإنشاء حالات كوانتية معقدة.
- يمكن أن تصبح الحساسات فائقة الدقة أكثر حساسية، وهو أمر مهم لمراقبات الموجات الجاذبية والقياسات الدقيقة الأخرى.
- يفتح التحكم في التفاعلات من الدرجة الرابعة آفاقًا جديدة في الحسابات الكوانتية.

وبالتالي، يُعد الضغط الرباعي الخطوة الأولى نحو استخدام "التفاعل الثقيل" الكوانتي للمهام العملية التي كانت تبدو غير ممكنة سابقًا.