من التطبيقات المهمة الحديثة جدا لنظرية الكم الحوسبة الكمومية والتشفير الكمومي وهما بيعتمدوا تماما على الظواهر اللي أكدها الحاصلون على جائزة نوبل السنة دي التراكب الكمي والتشابك الكمي.
إيه الكلام ده؟
ببساطة نظرية الكم بتقول إن أي جسيم ذري أو دون ذري بيوجد في حالة من تراكب كمي لغاية ما يتم قياسه، يعني إيه؟ يعني بيمتلك كل الخواص الممكنة لغاية ما نقيسه، (موجود في كل الأماكن المحتملة وغيرها من الخواص).
النظرية بتقول كمان إن لو عندنا جسيمين متشابكين كميا، يعني إيه؟ يعني بتجمعهم دالة موجية واحدة أو احتمال واحد بحيث لو عرفنا مثلا إن واحد له الخاصية الفلانية فالثاني أوتوماتيك له الخاصية العلانية. (لو فوتون له دوران لليمين يبقى المتشابك معاه له دوران لليسار عند قياسه).
الكمبيوتر العادي مبني على فكرة الترانزيستور وده عبارة عن دوائر كهربية بتتقري واحد مثلا لما الدائرة تبقى شغالة وصفر لما تبقى مطفأة.. وبالتالي احنا عندنا شفرة ثنائية من صفر وواحد (إما صفر أو واحد.. دائرة شغالة أو مش شغالة) والحوسبة بتحصل على الشفرة الثنائية دي اللي بلغة الصفر والواحد.. في الكمبيوتر الكمي بنعتمد بقى على فكرة إن الجسيم الكمي له كل الحالات الممكنة لغاية ما نقيسه (لف مغزلي علوي وسفلي سوا في الوقت نفسه) وبالتالي (صفر وواحد مع بعض) مش بس كده لما بنيجي نعمل حوسبة كمومية مش بننتقل مثلا من 01101 إلى 11101 فقط مثلا، لا.. احنا في خلال الحوسبة بتكون كل الاحتمالات بتاعة الأرقام دي موجودة مع بعضها وبالتالي كل ما زودت الكيوبتات (الجسيمات اللي بتمثل الصفر والواحد) فأنا بزود قدرة الكمبيوتر بشكل أسي. نظريا الموضوع ده كفيل يرفع قدراتنا الحوسبية بشكل مهول جدا جدا ويعمل أقوى كمبيوترات معروفة أو يمكن تصورها.
أما التشفير الكمومي فالانجاز حصل فيه لما عرفنا إن الجسيمات ممكن تنقل معلومة لكنها هي نفسها ما بتخزنش المعلومة، يعني إيه؟
يعني ببساطة أنا ممكن استخدم الفوتون علشان انقل معلومة أو شفرة معينة لكن هو نفسه مش وسيلة تخزين الشفرة أو المعلومة دي وهنا الخطأ الشائع بتاع إن التشابك الكمي بينقل معلومات أسرع من سرعة الضوء.
في التشابك الكمي قلنا إني لو قست جسيم ولقيت دورانه لليمين فالثاني في اللحظة نفسه بعرف إنه شمال مهما كانت المسافة اللي بينهم، نقدر نقول إن فيه اتصال من نوع ما حصل بينهم وتم آنيا تقريبا، لكن في الواقع دي مش معلومة، دي خاصية مشتركة أو تأثير ما هو اللي فرض النتيجة دي وبالتالي ما فيش هنا معلومة أو حاجة ملموسة فعليا في الغالب تحركت اسرع من سرعة الضوء.
لما عرفنا ده بدأ العلماء يعملوا فكرة التشفير الكمي، إزاي بقى؟ اشهر مثال عن طريق تبادل مفتاح الشفرة في صورة فوتونات.
عندنا مثلا بوب وأليس (والحقيقة مش عارف ليه الفيزيائيين بيحبوا الاسمين دول بالذات وبيستخدموهم كثير).. أليس بتبعت لبوب رسالة من فوتونات متتابعة، عبارة عن مفتاح الشفرة في صورة فوتونات والناحية الثانية بوب بيستقبل الفوتونات دي، ويكلم أليس ويشوف هل القياسات اللي الاثنين عملوها ع الفوتونات متسقة، لو متسقة يبقى تمام، لو لا يبقى حد دخل في الخط، لأن أي دخول في الخط هيغير في خواص الفوتون وبالتالي يخلي بوب يقراه غلط.. وده سبب أمان الطريقة دي، لو فيه تجسس يتكشف فوري.
المهم اللي عاوز أأكد عليه ما فيش معلومة بمفهومنا عن المعلومة بيتنقل أسرع من الضوء، ممكن نقول فيه تأثير بيتنقل أسرع من الضوء وإن كان حتى التعبير ده لسه عليه كلام، لكن المؤكد إن فيه خاصية ما بتجمع جسيمين ما والخاصية دي بتتقري في الاثنين عكس بعض في لحظة القياس نفسها مهما كانت المسافة بينهم لو الجسيمين دول متشابكين كميا.
