توصلت دراسة جديدة رائدة إلى أن السيوف الليزرية يبدو أنها لن تظل خيالاً علمياً للأبد، حيث أنشأ فريقٌ من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد شكلاً جديداً من الضوء، يمكن استخدامه لبناء بلورات ضوئية يوماً ما في المستقبل.

لكن في غالب الأمر، سيُستخدم هذا الشكل الجديد من الضوء "الفوتوني" في تشغيل الحواسيب الكمومية فائقة السرعة، بحسب ما ذكرته صحيفة "ديلي ميل" البريطانية.

وأشارت الصحيفة إلى أن هذا الشكل من الضوء، يتكون عندما تلتصق ثلاثة فوتونات ببعضها، وهو أمرٌ جدير بالملاحظة، بالنظر إلى أنَّ الجزيئات الخفيفة عادةً ما ترفض التفاعل. فعلى سبيل المثال، إذا أردتَ تشغيل مصباحين يدويين بطريقةٍ تسمح لأشعتهما بأن تتعارض، فلن يحدث أي شيء.

وبحسب بيان لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، فإنَّ ذلك يحدث "لأنَّ الفوتونات التي تُشكل الضوء لا تتفاعل، لكنَّها بدلاً من ذلك يمر بعضها ببعض، مثل الأرواح غير المبالية العابرة أثناء الليل".

ولجعل الفوتونات تتفاعل، أَشْعَل العلماء شعاعاً ليزرياً ضعيفاً، ومرَّروه عبر سحابةٍ كثيفة من الذرات فائقة البرودة. وأدَّى ذلك إلى إبطاء الذرات إلى أن سكنت حركتها تقريباً، ولم تُرسل سوى عدد قليل من الفوتونات عبر السحابة في كل مرة، لتخرج بعد ذلك الفوتونات من السحابة ملتصقةً ببعضها في ثنائيات أو ثلاثيات.

وقال معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، إنَّ هذا يعني أنَّ هناك "نوعاً من التفاعل -وهو الجاذبية في هذه الحالة- يحدث فيما بينها".

وهذه ليست المرة الأولى التي يلاحظ فيها الباحثون هذا النوع من التفاعل، ففي عام 2013، وجد نفس الفريق من الباحثين أنَّ بإمكانهم دمج فوتونين معاً. لكنَّهم أرادوا معرفة ما إن كان بإمكانهم دمج عددٍ أكبر من الفوتونات.

وقال فلادان فوليتيك الذي شارك في قيادة الدراسة: "على سبيل المثال، يمكنك الجمع بين جزيئات الأكسجين لتشكيل O2 وO3 (الأوزون)، لكن ليس O4، وبالنسبة لبعض الجزيئات لا يمكنك حتى تشكيل جزيء يتكون من ثلاثة جسيمات. لذلك ظل السؤال مفتوحاً: هل يمكنك إضافة المزيد من الفوتونات إلى جزيء لصنع أشياء أكبر وأكبر؟".

ووضع العلماء سيناريو لتفسير اعتقادهم بأنَّ الفوتونات كانت قادرة على التفاعل. إذ أوضح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أنَّه "أثناء تحرك فوتون واحد عبر سحابة من ذرات الروبيديوم، فإنَّه يستقر لفترة وجيزة على ذرةٍ قريبة منه قبل التحرك إلى ذرةٍ أخرى، مثل النحل بين الزهور، حتى يصل إلى الجهة الأخرى".

وعندما يقع الفوتون على ذرة، يمكنه حينها أن يشكل ذرة فوتونية هجينة أو بولاريتون. وإذا مرَّ اثنان من البولاريتون عبر سحابة، قد يتفاعلان معاً ويعبرانها وهما ملتصقان ببعضهما.

ووفقاً لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، يحدث هذا التفاعل مع السحابة الذرية في جزء من مليون جزء من الثانية فقط.

ويقول سيرجيو كانتو المؤلف المشارك في الدراسة: "الرائع في هذا الأمر هو أنَّه عندما تمر الفوتونات عبر وسطٍ ما، فإنَّها تتذكر أي شيء حدث بداخله بعد خروجها".

ولم يكتشف الباحثون أنَّ الفوتونات يمكنها أن تتفاعل فحسب، بل وجدوا أيضاً أنَّ الفوتونات التي تكون عادةً منعدمة الوزن تكتسب كتلةً، وإن كانت جزءاً من كتلة الإلكترون.

والآن بعدما أظهرت الفوتونات أنَّ بإمكانها التفاعل، يمكننا استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات الجديدة.

ومن الممكن أن يتمكن العلماء ذات يوم من جعل الفوتونات تتفاعل بطريقة تجعلها قادرة على إنشاء سيوف ليزرية حقيقية، أو أشعة ضوئية "تسحب أو تدفع بعضها البعض بشكل يُنشئ تياراً مضيئاً"، بحسب وصف المعهد.

وأضاف المعهد: "وإذا ما تمكَّن العلماء من جعل الفوتونات تتفاعل بطرقٍ أخرى، فقد تُستخدم لإجراء عمليات حسابية سريعة للغاية، ومعقدة بشكلٍ لا يصدق".

وأظهر العلماء أنَّ الفوتونات "متشابكة" بشكلٍ يُنشئ رابطةً قوية يمكنها أن تحمل المعلومات بكفاءة في الحواسيب الكمومية.