العلماء يتمكنون من تسجيل صوت الذَرة لأول مرةٍ

تفاعل الضوء مع الذرات ليس بالشيء الجديد، فقد دُرس على نطاق واسع في مجال البصريات الكمومية، إلا أن تحقيق نفس التفاعل مع موجات الصوت كانت مهمة أكثر تحدياً وقد نجح فيها مؤخرًا علماء في جامعة تشالمرز للتقنية في غوتنبرغ بالسويد، الذين كشفوا في دراسة جديدة قاموا فيها برصد الصوت المنبعث  من ذرة واحدة، وقد كانت بنغمة دي على السلم الموسيقي.

قال الباحث المشارك في الدراسة أستاذ الفيزياء في الجامعة بير ديلسينق في بيان مكتوب: “لقد فتحنا باباً جديداً في عالم الكم من خلال التحدث والاستماع إلى الذرات وهدفنا على المدى الطويل هو تسخير فيزياء الكم لنتمكن من الاستفادة من قوانينها، على سبيل المثال في الحواسيب فائقة السرعة”.

وفي الدراسة قام ديلسينق وزملاؤه ببناء ذرة صناعية بطول 10 نانومتر ووضعها في طرف مادة فائقة التوصيل، ثم قاموا بتوجيه الموجات الصوتية على طول سطح المادة وتسجيل الصوت المرتد عن الذرة باستخدام ميكروفون صغير على الطرف الآخر من المادة. وأضاف الباحث المشارك في الدراسة مارتن غوستافسون، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كولومبيا، في البيان.  “وفقا لهذه النظرية، يتم تقسيم الصوت المنبعث من الذرة إلى جسيمات كمية، مثل هذه الجسيمات تصدر أضعف صوت يمكن الكشف عنه على الإطلاق”. كان الصوت عبارة عن نغمة دي حوالي 20 أوكتاف (نوتة البيانو)، وهي منطقة أعلى بكثير من قدرة الأذن البشرية على سماعها.

بحسب الباحثون أن التلاعب بالصوت على مستوى الكم قد يؤدي إلى تطورات جديدة في مجال الحوسبة الكمومية. صوت طوله الموجي قصير ويسافر 100,000 مرة أبطء من الضوء، مما يعني أنه من السهل جداً التحكم به.

أضاف  المدير المشارك من جامعة ميريلاند ومعهد الكم ستيف رولستن وهو غير مشارك في الدراسة: “قد يكون من المبكر القول أن هذا التقدم سيؤثر على الحوسبة الكمومية، لكنه وبلا شك سيوسع تقنيات العمل في ذلك”. ولقد نُشرت هذه الدراسة على الإنترنت في دورية ساينس في  11 سبتمبر 2014مـ.