$ڕاڤەکردنی میکانیکی کوانتەم$
نووسینی: شێرکۆ ڕەشید قادر
میکانیکی کوانتەم لە ڕۆژگاری ئەمڕۆدا بە ناخی زۆربەی فیزیک و کیمیای هاوچەرخدا ڕۆچووە و ڕۆڵی سەرەکی دەبینێت لە ژیانی ڕۆژانەی ئێمەی مرۆڤدا، ئەمە بە جۆرێکە کە خۆشمان بە دەگمەن دەرکی پێدەکەین. ڕێساکانی میکانیکی کوانتەم تەفسیری ئەوە دەکەن چۆن ئەلکترۆنەکان خۆیان لە ئەتۆمدا ڕێکدەخەن و چۆن وەها خۆیان دەگونجێنن بۆ ئەوەی هەموو پێکەوە مۆلیکیولەکان دروستبکەن، پاشان چۆن حوکمی سرووشتی هەموو ئەو مادانە دەکەن کە دەوری مرۆڤیان داوە. بۆ نموونە، بە بێ پڕۆسەی تونێل-لێدانی کوانتەمی (Tunnelling) نەماندەتوانی لەوە حاڵیبین چۆن کارەبا لە نیمچە گەیەنەرەکاندا دەگوازرێتەوە، بەمجۆرەش نەماندەتوانی چیپی (chip) سلیکۆن دروست بکەین، نەماندەتوانی کۆمپیوتەر یان ئنتەرنێت بونیات بنێین. هەر بە هەمان شێوەش چۆن ئەلکترۆن فۆتۆنی ڕوناکی فڕێدەداتە دەر بۆ داهێنانی لەیزەر کە لە هەموو جۆرە بوارێکی پزیشکی و پیشەسازیدا بەکاردەهێنرێت، ئەمە جگە لەوەی لە چەندین یاری کۆمپیوتەری و شتی تری وەکو خوێندنەوەی داتا و فیلم و زانیاری لەسەر دی.ڤی.دی بەهۆی لەیزەرەوە بوون بە بەشێک لە ژیانمان.
لەگەڵ هەموو ئەمانەش، هەر بەهۆی میکانیکی کوانتەمەوە نەک بووین بە خاوەنی تەکنەلۆژی مایکرۆچیپ لە هەموو گۆشەیەکی دونیادا، بەڵکوو بووین بە خاوەنی ئامرازێکی تریش کە لە سێرکتی ئەلکترۆنیدا هەیە و بە شێوازێکی زیاتر ڕاستەوخۆ میکانیکی کوانتەم دەخاتەگەڕ: ئەویش دایۆدی تونێل-لێدانەوە (Tunnelling Diode) کە وەک سویچێکی زۆر خێرا لە مایکرۆپرۆسێسەردا بەکاردەهێنرێت. هەر بە هەمان شێوە، تونێل-لێدانی کوانتەمی وزەی ناوکی، مایکرۆسکۆپی ئەلکترۆنی و سکانەری ئێم.ئاڕ.ئای(MRI ئەوەی بە کوردی پێی دەڵێن تەنورەکە) یان بە مرۆڤ بەخشیوە، ئەمانە سود لە خولانەوەی کوانتەمی دەبینن. تەنانەت زەنگی ئاگرکەوتنەوەی ماڵان و بنکە بازرگانییەکانیش بەندن لەسەر تونێل-لێدانی کوانتەمی تەنۆڵکە ژێر-ئەتۆمییەکان.
ئنجا بیر لەو تەلەفۆنە ژیرە بکەرەوە لە گیرفانتایە و کاتێک لەو موناسەبە دەگمەنانەدا گووگل بەکادەهێنیت بۆ ئەوەی کەسێک بدۆزیتەوە کە لێت ونبووە. ئەم ئامێرە ژیرە، واتە تەلەفۆنەکەت پڕە لە پێکهاتەی وردی کوانتەمی ئەو ئەرکە جێبەجێ دەکەن کە پێویستە، هەموو ئەمانە سەرچاوەکەی دەگەڕێتەوە بۆ تێگەیشتنی مرۆڤ لە میکانیکی کوانتەم.
تونێڵی کوانتەمی بریتییە لە دیاردەیەکی میکانیکی کوانتەمی کە ئیحتیمالیەتی تەنۆڵکەیەکی ژێر-ئەتۆمی لە لایەکی بەربەستی قودرەت (potential barrier) و لە لاکەی ترەوە دەردەکەوێت بە بێ هیچ ئیحتیمالی تەزوویەک لە نێو بیرەکەدا. تونێلی کوانتەمی لە میکانیکی کلاسیکدا پێشبینی ناکرێت چونکە وزەکەی کەمترە لە وزەی بەربەستە بە قودرەتەکە و ناهێڵێت بپەڕێتەوە.
کوانتەمی 2.0
ئەو ئامرازانەی دەچنە خانەی فراوان و شمولی تەکنەلۆژیای کوانتەمەوە بەشێکن لە شۆڕشی دووەمی کوانتەم یان کوانتەمی 2.0، بۆ جیاکردنەوەیان لە شۆڕشی یەکەمی کوانتەمی لەیزەرەکان، مایکرۆچیپەکان و دەزگای سکانەرە تەنورییەکان(MRI Scanners). تەکنەلۆژیای کوانتەمی پێکهاتووە لە پۆلێک ئامراز کە حاڵەتە نائاسییەکانی مادە لە ڕێگای سوپەر-حاڵەتی کوانتەمی، تونێل-لێدان یان پڕۆسەی ئاڵۆسکانەوە تاووتوێ دەکەن. کۆمپیوتەری کوانتەمی نموونەیەکی سەرەتاییە و لەوەش زیاتر هەنگاوی فراوان بەرەو بەرەو ئاییندە هەڵدەگرێت، نەوەیەکی نوێی کۆمپیوتەری لەدایک دەبێت لە ئاسابەدەر خێرا و جێگای متمانە دەبێت، ئەمە جگە لەوەی ئامرازەکانی وەکو ناڤ و تەکنەلۆژیای پڕۆسەی وێنە و گەلێکی شتی تریش دەگرێتەخۆ.
پێشکەوتنی خێرا و غەریب لە کایەکانی وەکو تیۆری زانیاری کوانتەمی، ئەلکترۆنیاتی کوانتەمی و بیناییزانی و نانۆ-تەکنەلۆژی دێتەئاراوە کە یارمەتی پەرەسەندنی ئامرازی زۆر ورد و هەستیاری وەکو سەعاتە ئەتۆمییەکان و پرۆسێسەری کوانتەمی و ئامرازی تری ئاڵوگۆڕ و پەیوەندییە مرۆیی و توجارییەکان دەدات، ئەمانە لە ئاسابەدەر جێگای متمانەن و شفرە-سازی کوانتەمی بەکاردەهێنن. ئەمانە هەر هەموویان بە نیستبەت مرۆڤی هاوچەرخەوە پێگەیەکی سەرنجڕاکێشە و دەبیت بە مایەی جۆش و خرۆشی بیرکردنەوە و وروژاندنی ئەقڵی خەڵک بە گشتی.
بۆ نموونە، شفرە-سازی کوانتەمی بەندە لەسەر پڕۆسەیەک کە پێی دەگوترێت دابەشکردنی کلیلی کوانتەمی، ئەمەش ئاساییش و دڵنیاییەکی بەرز لە بواری ئاڵوگۆڕدا دروست دەکات چونکە پڕۆسەی کلیلەکە ئەوەیە کە شفرەکردنی(دواییش واڵاکردن و شکاندنی شفرەکە) زانیاری و زانیاری گۆڕینەوە بەندە لەسەر جوتێک تەنۆڵکەی ئاڵۆسکاوی کوانتەمی.
بۆ بەدستهێنانی کلیلەکە، هەموو هاکەرێک پێویستە شتێک بەدەستبهێنێت کە هاوتای واڵاکردن و پێوانەکردنی تەنۆڵکە ئاڵۆسکاوەکە بێت، بەڵام بۆ ئەنجامدانی ئەم کارە بە زەرورەت دەبێت بەهۆی داڕمانی حاڵەتە کوانتەمییە زۆر ناسک و هەستیارەکە، ئەمەش یەکسەر دەبێت بەهۆی لێدانی زەنگی فریاکەوتن.
لە ئێستادا، مرۆڤ زۆر بە ئاسایی کاروباری ژیانی ڕۆژانەی خۆی بەهۆی سیستەمی شفرە-سازی کلیلی گشتی نا-کوانتەمییەوە بەڕێدەکات. شفرە-سازی کلیلی گشتی، کە لە ڕۆژگاری ئەمڕۆدا مەحاڵە بشکێنرێت ئەوە دەگەیەنێت کە بە ئاسانی و سەلامەتی و دڵنیایی دەتوانین زانیاری و وردەکاری کارتی فیزا و ماستەر کارتەکانمان بە ئۆن—لاین تاووتوێ بکەین و بەکاربهێنین. هەرچۆنێک بێت، ئەگەر هاتوو لە ئاییندەدا کۆمپیوتەری کوانتەمی لە کارخانەکان دروستکران و هاتنەدەر و لە بازاڕەکاندا کەوتنەگەڕ ئەوا پێویستە دەستبەرداری سیستەمی شفرە-سازی کلیلی گشتی بین و بەرەو شفرەسازی کوانتەمی بجوڵێین.
چۆن کۆمپیوتەری کوانتەمی بونیات بنێین
کۆمپیوتەری کوانتەمی بە تەرزێکی ڕاستەوخۆ میکانیکی کوانتەم بەکاردەهێنێت بۆ ئەنجامدانی پڕۆسەی داتاکان، ئەم کۆمپیوتەرە تەواو جیاوازە لە کۆمپیوتەری سیستەمی باینەری، کە لە ڕۆژگاری ئەمڕۆدا بە فراوانی لە هەموو ماڵ و بازاڕ و ناوەندێکدا بەکاردەهێنرێت.
کۆمپیوتەری کوانتەمی بەندە لەسەر ئایدیای 'بیتی کوانتەم (Quantum Bit) ' یان کیوبیت (qubit). لە کۆمپیوتەری کلاسیکیدا، پێکهاتەی بنەڕەتی بریتییە لە بیت (bit) یان ئۆن(on)، یان ئۆفە(off) (0 یان 1). بەڵام کیوبیت لە یەک کاتدا لە هەردوو حاڵەتدا بوونی هەیە: سوپەر-حاڵەتی سفر و یەک لە هەمان کاتدا. ئەگەر ژمارەیەکی زۆر کیوبیت پێکەوە بچنە حاڵەتی ئاڵۆسکانەوە، ئەوا بەرزترین پلە بەدەست دەهێنین لە پڕۆسەی تەریبی، ئەنجامدانی هەموو حساباتەکان لە هەمان ساتەوەختدا. کۆمپیوتەری کوانتەمی دەتوانێت هەندێک ئەرکی دیاریکراو بە جۆرێکی وەها ئەنجام بدات کە چەندین جار خێراترە لە بە قودرەترین و بەهێزترین کۆمپیوتەری ئاسایی یان کلاسیکی کە ئێستا لە بازاڕدا هەیە. بەمجۆرە وەها چاوەڕوان دەکرێت کە چەندین ڕاڤەکاری گرنگ لەخۆبگرێت.
لە هەنوکەدا، چەندین تێڕوانین هەیە بۆ بونیاتنانی کۆمپیوتەری کوانتەمی پراکتیکی. هەر هەموو ئەم تێڕوانینانە پشت دەبەستن بە ئایدیای تاووتوێکردنی سوپەر-حاڵەتی ئاڵۆسکانی ئەتۆمەکان، بەڵام هەموویان مەحکومن بە هەمان گرفت: چۆن نەهێڵین ئەم سوپەر-حاڵەتە هەستیارانە دزەنەکەن و سیستەمی ڕەوشەکەیان لە میکانیکی کوانتەمییەوە نەبێت بە میکانیکی کلاسیکی، کتومت وەکو پشیلەکەی شرۆدینگەری لێدێت بەر لەوەی ئەرکە کوانتەمییەکە کۆمپلیت بێت.
لەم دواییانەدا بەرەوپێشچوونی بەرچاو هاتووەتەدی، بەڵام هێشتا ساغ نەبووەتەوە ئایا هیچ کەس کۆمپیوتەری کوانتەمی بونیاتناوە یان نەء. هەرچۆنێک بێت، لە ساڵی 2013 دا، گروپێک دامەزرا کە پێکهاتبوو لە گووگل و ناسا و چەندین لایەنی تر، کەوتوونەتە گەڕان لە دوی چۆنیەتی ڕاڤەکردنی کۆمپیوتەری کوانتەمی لە کایەکانی وەکو ژیری دەستکرددا. وا چاوەڕوان دەکرێت زۆر بەرنامەی وەکو ئەمە، کە زیاتر لە داستانی زانستی خەیاڵبافی دەچێت لە ئاییندەیەکی نزیکدا بونیات بنرێت، سەرەنجامیش دونیای ئێستامان بە تەواوی دەگوازێتەوە و دەگۆڕێت بۆ قۆناغێکی تر.
بایۆلۆژیای کوانتەمی – زانستێکی نوێ
لە کاتێکدا فیزیکناسان و کیمیاناسان سەدەیەکیان پێویست بوو بۆ ئەوەی لەگەڵ ڕەوشی سەیر و غەریبی دونیای مایکرۆسکۆپی ئەتۆم، مۆلیکیول و پێکهاتەکانیاندا خۆیان ڕابهێنن، بایۆلۆژی بە زۆری هیچ پەیوەندی بە میکانیکی کوانتەمەوە نەبوو، بە واتایەکی تر هیچ نیگەرانییەکی نەبوو هەتا ئەم چەند ساڵانەی دوایی گەلێک شت گۆڕا و بایۆلۆژیش هاتە نێو دونیای کوانتەمەوە.
لە دە ساڵی ڕابڕدوودا کایەی نوێی بایۆلۆژیای کوانتەمی لەدایکبووە و هاتووەتە ئاراوە. تاقیکردنەوەی ورد و زرنگ ئەوەی دەرخستووە کە زۆر سیما و خەسڵەتە غامز و سەمەرەکانی دونیای کوانتەم، وەکو تونێل-لێدان، سوپەر-حاڵەت و ئاڵۆسکان وەک دەردەکەوێت ڕۆڵێکی بنەڕەتی لە خانەی زیندوودا دەبینن.
بۆ نموونە کاتێک لە پڕۆسەی دروستکردنی خواردندا ڕوناکی خۆر بە نێو خانەی ڕووەک و بەکتریادا دەڕوات، وەک دەرکەوتووە پشت دەبەستێت بە سوپەر-حاڵەتی کوانتەم، بەم هۆیەوە وزە لە هەمان ساتەوەختدا بە هەموو ڕەوتەکاندا گوزەردەکات، ئەنزیمیش ئەو مۆلیکیولە ئاڵۆزانەی یارمەتی ژیان دەدەن بۆ ئەوەی چی پێویستە ئەنجامی بدات، یارمەتی لە تونێل-لێدانی کوانتەمییەوە وەردەگرێت. تەنانەت لەوانەیە هەستی بۆنکردنمان، ئەو هەستەی هەندێک لە گیانداران بەهۆیەوە لە وەرزی هیجرە و کۆچکردندا وەک ڕێنماییەک بەکاریدەهێنن یان کاتێک گۆڕانێکی دیاریکراو لە دی.ئێن.ئەی (DNA)-دا ڕوودەدات، هەموو ئەمانە پێویستیان بە تەفسیری کوانتەمی هەیە بۆ تێگەیشتن لێیان.
بایۆلۆژیای کوانتەمی هێشتا لە قۆناغەکانی سەرەتادایە و زۆر لە زانایان لەم بارەیەوە گومانیان هەیە و خۆیان یەکلانەکردووەتەوە: فیزیکناسان بایۆلۆژیا وەک زانستێکی بێسەروبەر و ئاڵۆز دەبینن، ئەمە لە کاتێکدا زۆر لە بایۆلۆژیستان میکانیکی کوانتەم بە زانستێک دەزانن کە زۆر ماتماتیکییە و هێشتا دوورە لە بابەتەکەیانەوە. هەرچۆنێک بێت، لە کاتێکدا تاقیکردنەوەکان سەختن و کارە تیۆرییەکانیش ئاڵۆزن، بەڵام کایەیەکی سەرنجڕاکێس لە دروستبوون و سەرهەڵداندایە کە سەرچاوە و قودرەتێکی دەوڵەمەندی لە پشتەوەیە.
ئەم هەمووە چی دەگەیەنێت؟
وەک دەڵێن نیڵز بۆر گووتویەتی، ' ئەگەر میکانیکی کوانتەم توشی شۆکی نەکردویت ئەوا تۆ لێی حاڵی نەبوویت.' بە هەرحاڵ، بەشە ماتماتیکی تیۆرییەکە لە ئاسابەدەر بە شێوازێکی بەهێز و ورد وەسفی دونیای مایکرۆسکۆپی دەکات. نایابی میکانیکی کوانتەم وەک تیۆرییەکی زانستی ئەوەیە مۆڵەت دەدات بە لێکدانەوەی ڕووداو-گەلێک بە چەندین ڕێگای جیاواز.
دونیابینی تەقلیدی کۆپنهاگن کە لە لایەن دامەزرێنەرانی یەکەمی تیۆرییەکەوە بناغەکەی داڕێژراوە و پەرەپێدراوە وەک تەفسیرێکی فەلەسەفی هەڵوێستی نییە. پێمان دەڵێت هەرگیز ناتوانین بزانین چی لە دونیای کوانتەمدا دەگوزەرێت ئەگەر وردنەبینەوە. ئەوەی لە تواناماندا هەیە ئەوەیە کە پێشبینی ئەوە بکەین کاتێک ورددەبینەوە و سەیردەکەین. زۆر لە فیزیکناسان لەگەڵ ئەمەدا کۆکن، چونکە ئەو کاتە پێویست ناکات خەمی ئەوەیان بێت چی دەگوزەرێت، لەم بارەیەوە دەڵێن کە پرسی لەمجۆرە شتێکی میتافیزیکییە و وا باشترە لێگەڕێین بۆ فەیلەسوفان.
لایەنێکی تر بریتییە لە تەفسیری فرە-دونیایی، کە یا تەفسیرێکی زۆر زیادەڕۆییە یان زۆر سادەیە، ئەمەش بەندە لەسەر ئایا ئەو تەفسیرەمان بە دڵە یان نەء. پێمان دەڵێت کاتێک سەرنج لە تەنۆڵکەیەک دەدەین لە سوپەر-حاڵەتدایە ناچاری ناکەین کە خۆی یەکلایی بکاتەوە، بە شێوەیەکی ساکار سەرنج لە یەکێک لە بژاردەکان دەدەین لە گەردونەکەماندا، بەڵام هاوشێوەی بەرابەرەکەمان لە واقیعێکی تەریبدا یەکێکی تر دەبینێت.
گەلێک تەفسیری تریش لە ئارادا هەن، هەر یەکەیان لایەنی سلبی و ئیجابی خۆیان هەیە. کامەیان ڕاستەکەیە، هێشتا نازانین، چونکە تەجروبەی هەنوکەیی توانای جیاکردنەوەکەی نییە. مومکینە هەرگیز وەڵامەکە نەزانین.
کێشکردنی کوانتەمی – تیۆرییەک بۆ هەموو شتەکان
باشە! ئەی ئاییندە؟ فیزیکناسان ساڵانێکی زۆرە دەیانەوێت چوار هێزەکەی سرووشت وەک تیۆرییەک یەکبخەن و لە بۆتەیەکدا گەڵاڵەی بکەن و ناوی بنێن تیۆرییەک بۆ هەموو شتەکان، ئەم هێزانە بریتین لە: کێشکردن، ئەلکترۆموگناتیسی و دوو هێزە ناوکییەکەی تر، بە هێز و لاواز. نیوتن ڕابەری یەکەمی ئەم کاروانە بوو، کاتێک دەریخست ئەو هێزەی دەبێت بەهۆی کەوتنەخوارەوەی سێوێک لە دارەکەوە، هەر هەمان ئەو هێزەیە کە زەوی لە ڕەوتی سوڕانەوەی خۆی بە دەوری خۆردا دەهێڵێتەوە و ناهێڵێت بە ئارەزوی خۆی هەڵبێت و بە فەزادا گیزەی بێت. دوایی ماکسوێڵ ئەو ڕاستییەی خستەڕوو کە هەردوو هێزی کارەبا و موگناتیس هەر هەمان دیاردەن. لە ڕۆژگاری ئەمڕۆدا سێ لە چوار هێزە سەرەکییەکەیی سرووشت هاتوونەتە ژێر چەتری میکانیکی کوانتەمەوە. ئەوەی هێشتا لە دەرەوەی وێنەکەدایە و دەستەمۆ نەبووە هێزی کێشکردنە، ئەو هێزەی لە تیۆری گشتی نسبی ئایینشتایندا وەسفکراوە.
ئەو تیۆرییەی لە سەردەمی ئێستاماندا لە بارستایی خۆی زیاتر بایەخی پێدراوە و هێشتا لە ناوەندی بیرکردنەوەی فیزیکناساندا وێنەی غامز و تەماوییە پێی دەگوترێت تیۆرییەک بۆ هەموو شتەکان، هەوڵدەدات میکانیکی کوانتەم و تیۆری گشتی پێکەوە لە تیۆری کێشکردنی کوانتەم-یدا وەک ڕەچەتەیک بەرجەستە بکات. ئەم تیۆرییە وەسفی مادە و هەموو هێزەکانی گەردون دەکات. بەڵام هێشتا کۆمپلیت نییە و فیزیکناسان لە دوی عەداڵن و بە هیچ جۆرێک پێی نەگەیشتون.
ستیفن هۆوکین، لە بەرانبەر ئەم جۆرە تیۆرییە هەنگاوێکی نەبەز و بەجورئەتانەی هەڵگرت، پێشنیازێکی بۆ میکانیکی کوانتەم و تیۆری گشتی نسبی پێشکەشکرد. هۆوکین پێشنیازیکرد کە چاڵە-ڕەشەکان یەکسەر لە دەرەوەی سنوری ئاسۆی ڕوداودا تەنۆڵکە کوانتەمییەکان پەخشدەکەن، بەڵام ئەم دیاردە کوانتەمییەی هۆوکین، کە بە 'تیشکدانەوەی هۆوکین' ناسراوە هێشتا زۆری ماوە ڕامان لەسەری ئەنجام بدرێت و بسەلمێندرێت.
میکانیکی کوانتەم مایەی حەپەسان و شۆکە، هەروەکو بۆر دەڵێت، مومکینە زۆر قووڵیش بێت بەڵام سەرتاپا دید و جیهانبینی ئینسانی بە فۆرمێکی شۆڕشگێڕانە لە هەمبەر دونیا گۆڕیوە. ئەگەر بگەڕێینەوە بۆ سەدەیەک پێشتر، کاتێک تیۆری کوانتەمی بۆ یەکەمجار لەدایکبوو ئەوا بۆمان دەردەکەوێت ڕێگایەکی دوورمان بڕیوە، تیۆری کوانتەم ئەو بناغەیەی داڕشت کە زانست حساب بۆ هەموو وردەکارییەک دەکات، تەنانەت بچکۆلەکانیش، بەڵام ئەوەی جێگەی سەرنج و مایەی جۆش و خرۆشە، هێشتا ڕێگایەکی درێژمان ماوە بیبڕین.
لە یادمان نەچێت سەدە و نیوێک پێش ئێستا فیزیکناسی گەورەی ئەڵمانی ماکس پلانک کە بابی یەکەم و ڕابەری هەرە گەورەی کوانتەمە، چوو بۆ زانکۆ بۆ ئەوەی زانستی فیزیک بخوێنێت، مەخابن پرۆفیسۆرە ڕاوێژکارەکەی پێێ ڕاگەیاند بۆچی فیزیک دەخوێنیت، فیزیک وەک زانست تەواوبووە، هەموو شتێک کەشفبووە و دۆزراوەتەوە، ئەوەی ماوە جگە لە وردەواڵە هیچی تر نییە، بچۆ شتێکی تر بخوێنە. پلانک هیچ گوێی نەگرت، نەک هەر فیزیکی خوێند، نەک هەر شتی وردەواڵە و بچکۆلەی دۆزییەوە بەڵکوو سەرتاپا دونیابینی ئینسانی بۆ یەکجارەکی گۆڕی و شۆڕشێکی بێوێنەی لە فیزیکدا بەرپاکرد کە لە ڕۆژگاری ئەمڕۆدا پێێ دەگوترێت کوانتەم، تەنها نموونەیەکی سادەی ئەم شۆڕشە زانستییە تەکنەلۆژییە بەردەوامە ئەو مۆبایلە ژیرەیە هەمیشە لە نێو لەپی دەستماندایە. [1]