إيقاف الضوء داخل بلورة واستخدامها فى صنع
كمبيوتر كمى
تمكن العلماء من إيقاف أسرع شىء فى الكون (
الضوء ) حيث تمكنوا من إيقاف الضوء حيث أن سرعته
= ( 300000 كم / ث ) فإدراك مدى صعوبة
التجربة حيث أن الانجاز التاريخى لا يقتصر على المختبرات حيث سيتم استخدامه فى
واحد من أهم التطبيقات التكنولوجية فى ( ق / 21 ) ( الكمبيوتر الكمى ) وهو الغرض
من التجربة فى الأساس حيث كان العلماء يريدون تسخير الضوء بسرعته الجبارة / 300000
كم / ث
فى معالجة المعلومات التى تتم فى الكمبيوترات
الكمية والتى ستجعل سرعتها تصل لدرجة أنها تكون قادرة على العمل والمحاكاة لأصعب
شىء ممكن تخيله كالذى يحدث داخل ( الثقوب السوداء / Black Holes ) ولحظة
( الانفجار العظيم / Big
Bang
) فى ثوانى معدودة فكيف استطاع العلماء عمل الانجاز التاريخى ؟ وكيف يمكن
الاستفادة منه فى أرض الواقع ؟
حيث بدأت القصة حينما قام أحد العلماء من
إيقاف نبضة من الضوء داخل بلورة لمدة دقيقة كاملة حيث أن المشروع كان قائم على
معالجة المعلومات المتماسكة فى المواد الصلبة النادرة ؟ حيث تم الوصول لأقصى حدود
لمعالجة المعلومات الإلكترونية بالطريقة التقليدية حيث يتم نقل المعلومات عن طريق
أسلاك وموصلات معدنية أو أشباه موصلات من المواد المستخدمة فى عملية نقل المعلومات
وبعد عدة أبحاث ودراسات كثيرة ظهر واحد من أفضل الحلول وتم استخدام الألياف
الضوئية فى معالجة المعلومات مما أدى لظهور طفرة كبيرة جدا فى الاتصالات ونقل
المعلومات لأن الضوء ينتقل بسرعة = ( 300000 كم / ث ) مما جعل علماء الكمبيوتر
والفيزيائيين عندهم اعتقاد راسخ أن أجهزة الكمبيوتر فى المستقبل ستحتاج العمل
بالضوء من أجل تحقيق سرعات معالجة خيالية تواكب عمليات المحاكاة المعقدة جدا
الخاصة بدراسات الكون ( Universe ) حيث ستخرج نتائج فى منتهى
السرعة والدقة حيث أن التكنولوجيا الضوئية تعتمد بشكل أساسى على شبكات الاتصال
الضوئية التقليدية حيث يتم نقل المعلومات عبر الألياف الضوئية ولكن فى نهاية
الألياف الضوئية تتحول الإشارات الضوئية من الضوء لإشارات كهربية المستخدمة فى
أجهزة الكمبيوتر التقليدية لمعالجة المعلومات حيث قام العلماء بالتفكير فى طريقة
جديدة تعتمد على استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية الضوئية فى معالجة المعلومات
باستخدام الضوء والخطوة الأولى لتنفيذ الفكرة الثورية حيث لا بد من وجود القدرة
على تخزين المعلومات الضوئية بداخل أنظمة الكم حيث لا بد من وجود شىء بداخل أجهزة
الكمبيوتر الكمومية الضوئية عبارة عن وسيط يمكن تخزين الضوء فيه ( الذاكرة الضوئية
أو الكمومية ) فلا بد من وجود السيادة والسيطرة الكاملة على حركة الضوء ويمكن
احتجازه فى مكان معين بداخل الكمبيوترات الضوئية أو الكمومية حيث أن الفكرة قائمة
على استخدام ذاكرة ضوئية فى نظام كمى قادر على تخزين الضوء لمدة دقيقة واحدة
باستخدام فكرة بسيطة جدا ولكنها فى منتهى العبقرية عن طريق استخدام أشعة ليزر يقدر
من خلالها التحكم فى معالجة سرعة الضوء بداخل بلورة والبلورة تحتوى على تركيز
منخفض من الأيونات فى ذرات مشحونة كهربيا من عنصر ( البراسيدنيوم ) ولما كان يحدث
تلامس من مصدر الضوء مع البلورة كان يحدث تباطؤ فى سرعة الضوء بشكل كبير جدا وفى
هذه اللحظة يفصل العلماء تشغيل شعاع الليزر ويتم توقف الضوء تماما والذى حصل فى
التجربة من الناحية الفنية هو أن الضوء لم يتوقف بالفعل ولكن تم تحويله إلى وسط
ذرى حيث تم تحويل نبضة الضوء إلى مذبذب ذرى حيث يتم نقل الطاقة من مذبذب واحد (
مجال الضوء ) ويتم وضعها فى مذبذب ذرى آخر ( الذرة ) فبهذه الطريقة يمكن استعادة
الضوء مرة أخرى بسهولة .
س : هل الموضوع مفيد وقابل للتطبيق ولا بعض
التجارب التى تحدث فى المعامل ؟
ج : حيث تمكن العالم من تخزين صورة بهذه
الطريقة وتمكن العلماء من طباعة صورة تتكون من ( 3 ) خطوط على نبضة الضوء وهذا
دليل حقيقى ملموس على أن العلماء تمكنوا من تخزين الصورة داخل البلورة لمدة دقيقة
وبعدها تم إرجاعها مرة أخرى حيث تم تحطيم سجل تخزين الصور السابق والتى كان يقدر
بأقل من
( 10 ميكروثانية ) وحقيقة تخزينهم لهذه
الصورة بقى أمر مهم جدا فى مستقبل تطورات الكمبيوترات الكمية الضوئية لأن بدل ما
كانت الكمبيوترات تحتوى فى الحسابات على نبضة ضوئية واحدة بداخلها ( 1 بت ) من
المعلومات فالصورة ستخزن بداخلها كمية معلومات أكبر بكثير جدا جدا من التى كانت
تحتويه ( البت ) حيث أن الخطوط المطبوعة هى مجرد صورة واحدة بسيطة للذى يمكن
تخزينه على النبضة الضوئية لكن فى الأساس يمكن تخزين أى صورة لأى شىء يتم تخزينه
لكن ليس مجرد صور حيث تم حل معضلة كانت واقفة كعائق فى تجارب العلماء حيث أن فى
أوقات تخزين الضوء قصيرة جدا لأن المعلومات المضطربة تعطل التذبذب لكن تمكن
العلماء فى تحقيق وقت تخزين قياسى من خلال حماية المذبذب بالمجالات المغناطيسية
والنبضات عالية التردد حيث تم استخدام خوارزميات معقدة تمكنوا بها من تحسين أشعة
الليزر والمجال المغناطيسى والنبضات عالية التردد ومن خلال هذه الطريقة يستمر
التذبذب لأطول فترة ممكنة داخل البلورة وإن عملية حبس الضوء حيث يتم حماية
المعلومات عن طريق المجالات المغناطيسية فهل سيبقى الوقت الذى يستخدم فيه البلورة
للاحتفاظ بالمعلومات داخلها ليس أكثر من دقيقة واحدة ؟ فالإجابة المؤكدة لا لأن
البلورة الجديدة قادرة نظريا على تخزين نبضة ضوئية لمدة تتراوح بين ساعات واسبوع
كامل ويعتقد أنه فى خلال سنتين أو ثلاثة سيصبح العلماء قادرين على استخدام الحد
الأقصى المتاح للبلورات فما الذى تم استفادته كبشر من هذه التجربة ؟ فالتجربة لها
تطبيقات عظيمة جدا حيث سيصبح لها تأثير كبير فى أنظمة الكمبيوتر التى تستخدم الضوء
فى المستقبل وتمهد الطريق للاتصالات والكمبيوترات الكمية وتجعل أجهزة الكمبيوتر
الكمومية أقوى بكثير حيث ستحدث ثورة فى العلم من خلال تقديم طريقة جديدة لحل
المشكلات المعقدة خارج نطاق أجهزة الكمبيوتر التقليدية لأن أجهزة الكمبيوتر
التقليدية تستخدم الأرقام الثنائية أو ( البت ) والمتمثلة فى ( 0 / 1 ) والتى تحجم
إمكانياتها بشكل رهيب أما أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستقوم بتخزين المعلومات فى (
كيوبتس ) والمتمثلة فى ( 0 / 1 ) باستخدام الفوتونات أو الذرات والتى سيعطيها
القدرة الجبارة على معالجة المعلومات حيث يصبح الكمبيوتر الكمومى قادر على حل معظم
أنواع تشفير المعلومات حيث لا يمكن استخدام الكمبيوترات الكمية الضوئية خلال فترة
قريبة لأن هذه التكنولوجيا محتاجة من ( 5 : 10 سنين ) ليمكن استغلالها أفضل
استغلال فما هى المميزات التى يمكن الحصول عليها قريبا من خلال الكمبيوترات الكمية
الضوئية ؟ الإجابة مميزات لا تعد ولا تحصى فالكمبيوتر الضوئى الكمى يستطيع حساب
ومعالجة المعلومات أسرع ( 1000 مرة ) من أقوى أجهزة الكمبيوتر التقليدية وبعض
العمليات الحسابية ممكن تبقى ( 1000 سنة ) بدون مبالغة لو تم حسابها على كمبيوتر
تقليدى لكن على أجهزة الكمبيوتر الضوئى الكمى فالعمليات الحسابية المعقدة يمكن
حلها فى عدد من الثوانى المعدودة كما يمكن استخدامه فى عمل محاكاة للمعلومات بدقة
شديدة حيث يمكن التنبؤ بالطقس وعمل محاكاة للتفاعلات الكيميائية المعقدة ومعرفة ما
الذى يحدث بداخل الثقوب السوداء بالتفصيل وما الذى حدث منذ لحظة بداية الكون لنهايته
غير الثورة التى سيقوم بها الكمبيوتر الضوئى الكمى فى الطب لأن عند استخدام
الكمبيوتر الكمى الضوئى سيكون للبشرية قدرة أفضل بكثير على اكتشاف الأمراض وصناعة
الأدوية وتشخيص الأمراض بسهولة حيث تقدم الحماية الرهيبة التى تقدمها الكمبيوترات
الضوئية الكمومية لأن الكمبيوتر الكمى الضوئى يكون التشفير داخله عال جدا ومن
المستحيل كسر الأمان فيه لأن الوسائل المتبعة حاليا فى حماية المعلومات تعتمد على
تشفيرها عن طريق معادلات رياضية لا يتم حلها إلا بمفتاح رقمى لكن مع تطور
الكمبيوترات الرقمية أصبح فك الشفرات أمر سهل وبسيط ويصبح الوصول للمعلومات نفسها
أمر سهل ولكن مع ظهور الكمبيوتر الكمى الضوئى ظهر الانترنت الكمومى الذى يعمل عن
طريق توليد معادلات ومفاتيح رقمية لكن باستخدام فوتونات الضوء التى لا يمكن نسخها
أبدا .
أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف
7 / 2 / 2023
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق