أخبار:3 علماء يفوزون بنوبل للفيزياء لاكتشافاتهم المتعلقة بميكانيكا الكم

الفائزون بجائزة نوبل في الفيزياء 2025.

• العلماء جون كلارك (المملكة المتحدة) وجون مارتينيس (الولايات المتحدة) وميشيل ديڤوريه (فرنسا) يفوزون بجائزة نوبل في الفيزياء لاكتشافهم "أنفاق ميكانيكا الكم العيانية وتكميم الطاقة في الدائرة الكهربائية".

في 7 أكتوبر 2025 أُعلن فوز العالم البريطاني جون كلارك والأمريكي جون مارتينيس والفرنسي ميشيل ديڤوريه بجائزة نوبل في الفيزياء 2025 من أجل "إكتشافهم أنفاق ميكانيكا الكم العيانية وتكميم الطاقة في الدائرة الكهربائية"، مما يمهد الطريق لتطوير الجيل القادم من التكنولوجيا الرقمية.

 ميكانيكا الكم: اكتشافات جديدة

على مستوى الجسيمات الصغيرة، الذرات والجسيمات دون الذرية، دُرست سلوكيات ميكانيكا الكم بالكثير من التفصيل، لكنها غالباً ما تُرى على أنها غريبة وغير بديهية مقارنة بالفيزياء الكلاسيكية ومقياسها الأكبر بكثير. أجرى حائزو نوبل للفيزياء 2025 تجارب في منتصف الثمانينيات على دائرة إلكترونية مصنوعة من الموصلات الفائقة وأثبتوا أن ميكانيكا الكم يمكن أن تؤثر أيضاً على الأشياء اليومية في ظل ظروف معينة.

قال أولي إريكسون، رئيس لجنة نوبل للفيزياء: "من الرائع أن نتمكن من الاحتفال بالطريقة التي تُقدم بها ميكانيكا الكم، التي يعود تاريخها إلى قرن من الزمان، مفاجآت جديدة باستمرار. كما أنها مفيدة للغاية، لأن ميكانيكا الكم هي أساس جميع التكنولوجيا الرقمية". أصبحت تكنولوجيا الكم موجودة في كل مكان بالفعل، حيث تعد الترانزستورات الموجودة في الرقائق الدقيقة للحاسبات مثالاً من الحياة اليومية. وقالت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، التي تمنح الجائزة، في بيان لها: "لقد أتاحت جائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام فرصاً لتطوير الجيل القادم من تكنولوجيا الكم، بما في ذلك التعمية الكمومية، الحاسبات الكمومية، والمستشعرات الكمومية".

تستخدم الحاسبات الكمومية مبادئ ميكانيكا الكم لإجراء حسابات معقدة، والتنبؤ بالنتائج، وإجراء التحليلات التي قد تستغرق في بعض الحالات من الحاسبات التقليدية ملايين السنين. يُعتقد أن هذا المجال قادر على المساعدة في حل بعضٍ من أكثر مشاكل البشرية إلحاحاً، مثل معالجة تغير المناخ. لكنه يواجه أيضاً تحديات، منها تحسين دقة رقاقاته، ولا تزال الجداول الزمنية للحوسبة الكمومية المجدية تجارياً موضع خلاف.

 أنفاق ميكانيكا الكم

•  صفحة مفصلة: أنفاق ميكانيكا الكم

رمي الكرة على الحائط وارتدادها، كما تفسره ظاهرة أنفاق ميكانيكا الكم.

الدائرة الكهربائية فائقة التوصيل التي استخدمها حائزو جائزة نوبل 2025 في تجربتهم لدراسة ظاهرة أنفاق ميكانيكا الكم وتكميم الطاقة.

عندما ترمي كرة على جدار، كن على يقين من أنها سترتد إليك. ستُفاجأ للغاية إذا ظهرت الكرة فجأة على الجانب الآخر من الجدار. في ميكانيكا الكم، يُطلق على هذا النوع من الظواهر اسم "النفق"، وهو بالضبط نوع الظواهر التي أكسبته سمعة غريبة وغير بديهية.

استخدم حائزو جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2025، جون كلارك وميشيل ديڤوريه وجون مارتينيس، سلسلة من التجارب لإثبات أن الخصائص الغريبة للعالم الكمي يمكن تجسيدها في نظام كبير بما يكفي لحمله باليد. يمكن لنظامهم الكهربائي فائق التوصيل أن ينتقل من حالة إلى أخرى، كما لو كان يمر مباشرة عبر جدار. كما أظهروا أن النظام يمتص ويصدر الطاقة بجرعات ذات أحجام محددة، تماماً كما تنبأت ميكانيكا الكم.

قام جون كلارك وميشيل ديڤوريه وجون مارتينيس بإنشاء تجربة باستخدام دائرة كهربائية فائقة التوصيل. كان حجم الشريحة التي احتوت هذه الدائرة سنتيمتراً واحداً تقريباً. في السابق، دُرست ظاهرة النفق وتكميم الطاقة في أنظمة تحتوي على عدد قليل من الجسيمات؛ أما الآن، فقد ظهرت هذه الظواهر في نظام ميكانيكي كمي يحتوي على بلايين من أزواج كوپر التي ملأت الموصل الفائق بالكامل على الشريحة. بهذه الطريقة، نقلت التجربة تأثيرات ميكانيكا الكم من المستوى المجهري إلى المستوى العياني.

 أزواج كوپر

•  صفحة مفصلة: زوج كوپر

أزواج كوپر.

في المواد الموصلة العادية، يتدفق التيار الكهربائي بفضل وجود إلكترونات حرة الحركة عبر المادة بأكملها. في بعض المواد، قد تنتظم الإلكترونات الفردية التي تشق طريقها عبر الموصل، مشكلة حركة متزامنة تتدفق دون أي مقاومة. تصبح المادة موصلاً فائقاً، وتتصل الإلكترونات معاً كأزواج تُسمى أزواج كوپر.

تتصرف أزواج كوپر بشكل مختلف تماماً عن الإلكترونات العادية. تتمتع الإلكترونات بقدر كبير من التكامل وتفضل البقاء على مسافة من بعضها البعض - لا يمكن أن يكون إلكترونين في نفس المكان إذا كان لديهما نفس الخصائص. يمكننا أن نرى هذا في الذرة، على سبيل المثال، حيث تقسم الإلكترونات نفسها إلى مستويات طاقة مختلفة، تسمى الأغلفة. ومع ذلك، عندما تنضم الإلكترونات في موصل فائق كأزواج، فإنها تفقد القليل من فرديتها؛ بينما يكون إلكترونين منفصلين متميزين دائمًا، يمكن أن يكون زوجان كوپر متماثلين تماماً. هذا يعني أنه يمكن وصف أزواج كوپر في موصل فائق كوحدة واحدة، نظام ميكانيكي كمي واحد. في لغة ميكانيكا الكم، تُوصف بعد ذلك على أنها دالة موجية واحدة. تصف هذه الدالة الموجية احتمالية ملاحظة النظام في حالة معينة وبخصائص معينة. وتلعب خصائص دالة الموجة هذه دوراً رائداً في تجارب حائزي جائزة نوبل في الفيزياء 2025.

 حائزو نوبل 2025 وگوگل

جون كلارك، هو عالم فيزياء وُلد في المملكة المتحدة، ويعمل حالياً أستاذ في جامعة كاليفورنيا، بركلي بالولايات المتحدة. الأمريكي جون مارتينيس والذي عمل في مختبر الذكاء الاصطناعي الكمومي التابع لگوگل حتى عام 2020. وكان مارتينيس جزءاً من فريق البحث الذي أعلن عام 2019 عن تحقيق "التفوق الكمي"، حيث تمكن حاسب يستغل خصائص الجسيمات دون الذرية من حل مشكلة بشكل أفضل بكثير من أقوى حاسب عملاق في العالم. أما الفرنسي ميشيل ديڤوريه، فهو أستاذ في جامعتي يل وكاليفورنيا، سانتا باربرا بالولايات المتحدة أيضاً. ديڤوريه، إلى جانب عمله كأستاذ، هو أيضاً كبير علماء الذكاء الاصطناعي الكمومي في گوگل. وهذه هي السنة الثانية على التوالي التي يفوز فيها علماء مرتبطون بگوگل بجائزة نوبل. مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء 2024 لكل من ديميس هاسابيس وجون جمپر من گوگل ديپ‌مايند، بينما فاز جفري هنتون، الذي عمل في گوگل لأكثر من عشر سنوات، بجائزة نوبل في الفيزياء في العام نفسه.

 انظر أيضاً

• أنفاق ميكانيكا الكم
• تكميم الطاقة
• ظواهر الكم العيانية
• أزواج كوپر
• جون كلارك
• جون مارتينيس
• ميشيل ديڤوريه