اكتشف علماء في جامعة إنسبروك أن غازاً كمياً متفاعلاً بقوة يمكنه التوقف عن امتصاص الطاقة عند تعريضه مراراً لنبضات الليزر، مما يدخل في حالة مستقرة تُدعى التوطين الديناميكي للعديد من الأجسام. هذا يتحدى التوقعات الكلاسيكية للتسخين الحتمي في الأنظمة المدفوعة. الاكتشاف يبرز دور التماسك الكمي في الحفاظ على النظام وسط الإجبار المستمر.
أجرى باحثون في مجموعة هانز كريستوف ناجرل في قسم الفيزياء التجريبية بجامعة إنسبروك تجربة باستخدام سائل كمي أحادي البعد مكون من ذرات متفاعلة بقوة مبردة إلى بضع نانوكلفن فوق الصفر المطلق. طبقوا ضوء الليزر لإنشاء إمكانية شبكية تُشغل وتُطفأ بسرعة، مما يدفع الذرات بشكل متكرر. في البداية، امتصت الذرات الطاقة كما هو متوقع، لكن بعد فترة قصيرة، تجمدت توزيع الزخم الخاص بها، وتوقفت امتصاص الطاقة الحركية. وصل النظام إلى حالة توطين ديناميكي للعديد من الأجسام (MBDL)، حيث منع التماسك الكمي والتشابك متعدد الأجسام التوازن الحراري والسلوك الانتشاري رغم التفاعلات والدفع المستمرين. «في هذه الحالة، يمنع التماسك الكمي والتشابك متعدد الأجسام النظام من التوازن الحراري وعدم إظهار سلوك انتشاري، حتى تحت دفع خارجي مستمر»، شرح ناجرل. «تتجمد توزيع الزخم بشكل أساسي وتحتفظ بأي هيكل لديها». أشار المؤلف الرئيسي يانليانغ غو إلى الانتظام غير المتوقع: «كنا نتوقع في البداية أن تبدأ الذرات في الطيران في كل مكان. بدلاً من ذلك، تصرفت بطريقة مرتبة بشكل مذهل». أكد لي يينغ، المتعاون النظري من جامعة تشجيانغ، على النتيجة المضادة للحدس: «هذا ليس توقعنا الساذج. ما هو مذهل هو أن في نظام مدفوع بقوة ومتفاعل بقوة، يمكن للتماسك متعدد الأجسام إيقاف امتصاص الطاقة بوضوح. هذا يتعارض مع حدسنا الكلاسيكي ويكشف عن استقرار رائع متجذر في الميكانيكا الكمية». لاختبار المتانة، أدخل الفريق عشوائية في تسلسل الدفع، مما أخل بالتوطين بسرعة. استؤنفت انتشار الزخم، وزادت امتصاص الطاقة بدون حد، مما يؤكد الدور الأساسي للتماسك الكمي. هذا الاكتشاف، المنشور في Science (2025؛ 389 (6761): 716)، له دلالات محتملة لتقنيات الكم. منع التسخين يظل تحدياً رئيسياً لمحاكيات الكم وحواسيبها، التي تعتمد على الحفاظ على حالات دقيقة ضد الازدواجية. «توفر هذه التجربة طريقة دقيقة و قابلة للتعديل بدرجة عالية لاستكشاف كيف يمكن لأنظمة الكم مقاومة سحب الفوضى»، قال غو. دعم العمل صندوق العلوم النمساوي FWF، ووكالة تعزيز البحث النمساوية FFG، والاتحاد الأوروبي.