فوز علماء بنوبل عن أبحاث النفق الكمي المبتكرة

فاز ثلاثة علماء بجائزة نوبل في الفيزياء يوم الثلاثاء عن أبحاثهم حول السلوك الغريب للجسيمات دون الذرية التي تسمى "النفق الكمي" والتي مكنت من إجراء قياسات فائقة الحساسية التي حققتها أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وأرست الأساس لهواتف خلوية أفضل وأجهزة كمبيوتر أسرع.

وقد أخذ العمل الذي قام به كل من جون كلارك وميشيل إتش ديفوريت وجون إم مارتينيس، الذين يعملون في الجامعات الأمريكية، التناقضات الظاهرة في العالم دون الذري -حيث يمكن أن يكون الضوء موجة وجسيمًا في آن واحد ويمكن لأجزاء من الذرات أن تنفق عبر حواجز تبدو غير قابلة للاختراق- وطبقوها في الفيزياء التقليدية للأجهزة الرقمية. وقد بدأت نتائج النتائج التي توصلوا إليها في الظهور في التكنولوجيا المتقدمة ويمكن أن تمهد الطريق لتطوير حوسبة فائقة الشحن.

قال جوناثان باغر، الرئيس التنفيذي للجمعية الفيزيائية الأمريكية، إن البحث الحائز على جوائز في منتصف الثمانينيات أخذ "غرابة ميكانيكا الكم" دون الذرية ووجد كيف يمكن أن يكون لتلك التفاعلات الصغيرة تطبيقات في العالم الحقيقي. كانت التجارب لبنة أساسية في عالم ميكانيكا الكم سريع التطور.

وقال كلارك، الذي قاد فريق البحث، متحدثًا من هاتفه المحمول: "أحد الأسباب الكامنة وراء عمل الهواتف المحمولة هو هذا العمل."

عندما ظهرت ميكانيكا الكم لأول مرة في عام 1926، سعى أحد الفيزيائيين البارزين إلى توضيح مفارقاتها العديدة بمثال قطة في صندوق كانت حية وميتة في الوقت نفسه. قال ريتشارد فيتزجيرالد، رئيس تحرير مجلة "فيزياء توداي"، الذي كان في مجموعة بحثية منافسة في التسعينيات، إن الفائزين الثلاثة بجائزة نوبل أظهروا أن العلم يمكنه أن يطبق هذه المبادئ.

وقال فيتزجيرالد: "لم يأخذوا الأمر إلى هذا الحد، لكنهم أظهروا أنه يمكن القيام بذلك".

قال فيتزجيرالد إن الفيزيائيين الفائزين أخذوا "مقياس شيء لا يمكننا رؤيته، ولا يمكننا لمسه، ولا يمكننا الشعور به" وجعلوه "على مقياس شيء يمكن التعرف عليه" وجعلوه "شيئًا يمكن البناء عليه".

أجرى كلارك، 83 عامًا، أبحاثه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. وعمل مارتينيس، 67 عامًا، في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا. ديفوريت، 72 عامًا، في جامعة ييل وأيضًا في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا.

كيف كان رد فعل الفائزين

أخبرت زوجة مارتينيس، جان، أنه كان لا يزال نائماً ولم يكن يعلم بعد. وقالت إنهما في الماضي كانا يسهران ليلة الإعلان عن جائزة الفيزياء، لكنهما قررا في مرحلة ما أن النوم أكثر أهمية.

عندما أيقظته زوجته وأخبرته عن الصحفيين الذين يسعون إلى إجراء مقابلة معه، تذكر الحائز الجديد على جائزة نوبل أن الجوائز ستعلن هذا الأسبوع. فتح حاسوبه ونظر إلى الإعلان ورأى صورته مع الفائزين الآخرين.

قال: "لذلك كنت مصدومًا نوعًا ما".

قال كلارك إنه لم يخطر بباله قط أنه سيفوز بجائزة نوبل.

قال كلارك: لقد انهرت عمليًا. "لقد ذهلت تمامًا. أعني، إنه شيء لم أحلم به في حياتي كلها."

لماذا العمل مهم

قال مارتينيس -الذي كان عالمًا بارزًا في جوجل يعمل في مجال الحوسبة الكمومية قبل أن يشارك في تأسيس شركته الخاصة Qolab- إن الهدف المستقبلي الكبير هو الحوسبة الكمومية، والتي ستكون قفزة هائلة في السرعة والتطور بالاعتماد على قوة الحالات المتناقضة في ذلك العالم دون الذري.

ولا يزال ذلك على بعد 8 إلى 10 سنوات. لكنه قال إن تجارب الفريق أظهرت أن "الكمبيوتر يمكن أن يكون أكثر قوة بكثير."

يشغل ديفوريت الآن منصب كبير العلماء لجهود الحوسبة الكمية في جوجل.

وقال مارك بيرس أستاذ الفيزياء الفلكية وعضو لجنة نوبل للفيزياء إن الحواسيب الكمية هي "أحد الاستخدامات الواضحة جداً"، لكن البحث يمكن أن يساعد أيضاً في تطوير أجهزة استشعار تكشف وتقيس الظواهر الخافتة، مثل المجالات المغناطيسية، وتطوير التشفير لترميز المعلومات.

ومن خلال فهم أفضل للكيمياء الدقيقة، يمكن أن يطور مواد أفضل للحياة اليومية، بل ويمكن أن يعطي دفعة إضافية للذكاء الاصطناعي، كما قال مارتينيس.

قبل العمل في بيركلي، كان العلماء يعلمون أن الإلكترونات المنفردة أو أزواج الإلكترونات الصغيرة يمكن أن تنفق عبر حاجز لا يمكن اختراقه. لكن ما تعلمه كلارك قال إن فريقه "إذا صممت الدائرة بشكل صحيح، فيمكنك في الواقع أن يكون لديك نفق" لأجسام أكبر وأكثر فائدة من مجرد إلكترونين.

وقال كلارك في مؤتمر صحفي إن هذا الاكتشاف "يمكن استخدامه لصنع أشياء معقدة للغاية لم يكن بالإمكان صنعها بطريقة أخرى"، مشيراً إلى جهاز الآيفون والكمبيوترات الكمية.

وانتقد أيضًا إدارة ترامب بسبب التخفيضات الكبيرة في تمويل العلوم، قائلًا إنها "ستشل العلم".

وقال كلارك: "إذا استمر هذا الأمر قد يستغرق الأمر عقدًا من الزمن للعودة إلى ما كنا عليه قبل نصف عام".

قال مارتينيس وباغر وفيتزجيرالد إنه من المبالغة القول إن الهواتف المحمولة تستخدم الآن الاختراق الذي حققه كلارك وزملاؤه. لكن أجهزة القياس فائقة الحساسية تعتمد على عمل الفريق، بما في ذلك أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، والتي ستكون أقل فائدة بكثير بدون تقدمهم.

قال باغر: "ميكانيكا الكم موجودة في كل مكان في كل ما نقوم به، من الهاتف المحمول إلى الاتصالات عبر الأقمار الصناعية المتصلة بالهواتف المحمولة، إلى الشاشات التي نشاهد عليها مقاطع الفيديو على هواتفنا المحمولة."

تاريخ نوبل وجوائز أخرى لعام 2025

كانت جائزة يوم الثلاثاء هي المرة رقم 119 التي تُمنح فيها الجائزة. في العام الماضي، فاز رائدا الذكاء الاصطناعي جون هوبفيلد وجيفري هينتون بجائزة الفيزياء لمساعدتهما في إنشاء اللبنات الأساسية للتعلم الآلي.

وفي يوم الاثنين، فاز كل من ماري إي برانكو وفريد رامسديل والدكتور شيمون ساكاغوتشي بجائزة نوبل في الطب لاكتشافاتهم حول كيفية معرفة الجهاز المناعي لمهاجمة الجراثيم وليس أجسامنا.

تتواصل إعلانات جوائز نوبل مع جائزة الكيمياء يوم الأربعاء وجائزة الأدب يوم الخميس. وسيتم الإعلان عن جائزة نوبل للسلام يوم الجمعة تليها جائزة نوبل التذكارية في الاقتصاد يوم الاثنين.

سيقام حفل توزيع الجوائز في 10 ديسمبر، وهو ذكرى وفاة ألفريد نوبل، الصناعي السويدي الثري ومخترع الديناميت الذي أسس هذه الجوائز عام 1896.

تحمل الجائزتان مكانة مرموقة لا تقدر بثمن وجائزة نقدية قدرها 11 مليون كرونة سويدية (حوالي 1.2 مليون دولار).