انه العام 2041. يلعب صبي بالحاسوب في غرفة نومه. انه ليس جهاز حاسوب عادياً، أنه حاسوب كمي. أعطى الصبي للحاسوب واجباً ... وفي لحظتها تجزأ إلى آلاف الآلاف من الاصدارات لنفس الواجب، وكل إصدار يعمل على جهة منفصلة من المسألة. وبالنهاية وبعد ثوان معدودة، عادت تلك الاصدارات معاً وومضت بإجابة واحدة على شاشة الحاسوب. انه جواب تحتاج فيه أجهزة الحواسيب العادية في العالم أن توضع كلها مع بعضها لتريليون الترليونات من السنين حتى تجد الحل. مقتنعاً، أطفأ الصبي الحاسوب، وذهب للعب بعد أن أنهى فرضه. وبالتأكيد لا يوجد حاسوب من الممكن أن يؤدي ما قام به حاسوب الصبي من عمل؟ وليس الحاسوب الذي يقوم بعملية النسخ المعتاد عليه اليوم. فالشيء الوحيد للنزاع الحقيقي هو ما ان كان الحاسوب الكمي يشبه في سلوكه اضعافاً مضاعفة للحواسيب الضخمة، أو ما إذا استغلت بالفعل قدرة الحاسوب على نسخ الحساب بنسخ عديدة في موازاة الحقائق والعوالم.

مفتاح الملكية للحاسوب الكمي – القدرة على عمل حسابات عديدة في آن واحد – يتبع مباشرة شيئين هما الأمواج والجسيمات المجهرية، مثل الذرات والفوتونات التي تسلك سلوك الموجة، والتي يمكن رؤيتها في أمواج المحيط. ففي المحيط هناك الأمواج الكبيرة والمويجات الصغيرة. ولكن أي شخص يمكن أن يشاهد حالة البحر في يوم عاصف، يرى أمواجاً كبيرة متلاطمة ومويجات صغيرة متراكبة على بعضها. هذه هي الصفة العامة لكل الأمواج. فإذا كانت هناك موجتان مختلفتان فيمكن دمج أو تركيب الأمواج مع بعضها وحقيقة أن صفة تراكب الأمواج موجودة وهي جميلة وغير مؤذية في كل يوم. وعلى كل حال ففي عالم الذرات وما تحتويه إن آثارها ليست بالمهولة.

نعود للتفكير بالفوتون الذي يصطدم بزجاج النافذة. فالفوتون اخبر ما الذي يجب القيام به باحتمالية الموجة، والموصوفة بمعادلة شرويدنغر. فالفوتون اما ان ينفذ أو يرتد عن النافذة. ومعادلة شرويدنغر تسمح بوجود الموجتين واحدة موافقة للفوتون المار عبر النافذة والأخرى موافقة للفوتون المرتد إلى الخلف. ولا توجد هنا مفاجأة، فإذا سمح للموجتين بالوجود، فعندئذ يسمح للموجتين ان تتراكبا. وليس غريباً ان تتراكب موجتا البحر مثلاً. لكن التراكب هنا يتبع شيئاً استثنائياً تماماً، والفوتون له صفتان: نافذة أو مرتدة. وبتعبير آخر، ممكن للفوتون ان يكون على كلا الجانبين من النافذة بالوقت نفسه! وهذه الصفة التي لا يمكن تصديقها لا يمكن تجنبها من خلال حقيقتين: الفوتونات توصف بانها موجات وتراكب الأمواج بات ممكناً. هذا ليس خيالاً نظرياً. وتجريبياً، يمكن ملاحظة الفوتون أو الذرة في مكانين في آن واحد وعلى نحو أكثر دقة، يمكن ملاحظة نتائج الفوتون أو الذرة في مكانين في آن واحد. وهكذا، لا يوجد حد لعد الأمواج المتراكبة، فالفوتون أو الذرة يمكن لهما ان يكونا في ثلاثة أماكن، أو عشرة أماكن، أو حتى مليون مكان في آن واحد.

لكن احتمالية مشاركة الموجة مع الجسيمة المجهرية أكبر من ابلاغها أين يمكن أن تكون الموجة. إذ تخبر الجسيمة عن سلوكها في كل الظروف على سبيل المثال، ما إن استطاعت النفاذ عبر زجاج النافذة أو الارتداد عنه أو لم تستطع. فالنتيجة ان الذرات وما شابهها لا يمكن أن تكون في أماكن مختلفة في آن واحد، وان تعمل أشياء عديدة في آن واحد ما يكافئ تنظيفك للمنزل، وتمشية الكلب، والتسوق الاسبوعي كلها في وقت واحد. هذا هو السر خلف القدرة الضخمة للحاسوب الكمي. انه يستغل قدرة الذرات على عمل أشياء عديدة وحسابات كثيرة في آن واحد.

مواضيع ذات صلة

ميكانيكا الكم الخاصة بالروابط

ما الفائدة؟

إعادة النظر في اللامحلية

عوالم متعدّدة

هل نغيّر الفيزياء؟

الاحتمالات والقياسات

مبرهنة بيل وضرورة اللامحلية

الترابط والتشابك

الحالات الكمية والتراكب الكمي

التداخل والقياس

ألغاز الكم

Equipartition and the quantum oscillator