تاریخ نظریه کوانتوم از اینشتین تا کامپیوترهای کوانتومی

از اینشتین تا کامپیوترهای کوانتومی؛ رخدادهای کلیدی نظریه کوانتومی

ریشه‌های نظریه کوانتومی به تلاش‌های آلبرت اینشتین و دیگر دانشمندان برجسته در سال ۱۹۰۵ برمی‌گردد، هرچند این نظریه در سال ۱۹۲۵ به صورت رسمی‌تر و جامع‌تر تدوین شد و از آن زمان تاکنون تأثیر عمیقی بر علم و فناوری داشته است. در ادامه، مهم‌ترین محطات این مسیر علمی را مرور می‌کنیم.

۱۹۱۳؛ مدل کوانتومی اتم

نیلز بور مدلی کوانتومی برای اتم ارائه کرد که در آن الکترون‌ها تنها در مدارهای مشخصی با انرژی ثابت می‌توانند وجود داشته باشند. این مدل، پایه درک ساختار اتم را شکل داد.

۱۹۱۹؛ مغناطیس، پدیده‌ای کوانتومی

فیزیکدان هلندی هندریکا یوهانا ون لوئون در پایان‌نامه خود نشان داد که مغناطیس نیز یک پدیده کوانتومی است. این کشف، درک ما از خواص مغناطیسی مواد را به طرز چشمگیری دگرگون کرد.

۱۹۲۵؛ محاسبات هایزنبرگ و متولدشدن مکانیک کوانتومی

در سال ۱۹۲۵، ورنر هایزنبرگ در جزیره بادخیز هلگولند محاسباتی انجام داد که به جای توصیف ویژگی‌های الکترون به صورت مقادیر منفرد، آن‌ها را به صورت جداول مقادیر (ماتریس) تحلیل کرد. این کار، حقیقت بنیادین نظریه کوانتومی را آشکار ساخت که توسط استادش، مکس بورن، شناسایی گردید.

۱۹۲۶؛ معادله شرودینگر و توصیف موجی الکترون‌ها

اروین شرودینگر چارچوبی جایگزین برای نظریه کوانتومی گسترش داد که در آن الکترون‌ها به عنوان امواج توصیف می‌شدند. با بهره‌گیری از «تابع موج»، تصویری تازه از حرکت ذرات عرضه شد.

۱۹۳۵؛ گربه شرودینگر و درهم‌تنیدگی کوانتومی

در سال ۱۹۳۵، شرودینگر آزمایش فکری مشهوری طراحی کرد که در آن یک گربه در جعبه می‌تواند تا لحظه مشاهده، هم‌زمان زنده و مرده باشد. در همین سال، اینشتین، ناتان روزن و بوریس پودولسکی در یک مقاله به بررسی پدیده «درهم‌تنیدگی کوانتومی» پرداختند که بر اساس آن دو ذره حتی در فواصل بسیار دور، همچنان به یکدیگر مرتبط می‌مانند.

به گزارش آینده، امروزه نظریه کوانتومی پایه‌ای برای توسعه فناوری‌های نوین همانند کامپیوترهای کوانتومی محسوب می‌شود. این رایانه‌ها قابلیت حل مسائلی را دارند که برای رایانه‌های کلاسیک غیرممکن است و انقلابی در حوزه‌های گوناگون علم و تکنولوژی رقم خواهند زد.

در حال حاضر، دانشمندان در حال اجرای آزمایش‌هایی هستند که می‌تواند ذرات را به گذشته بفرستند. این آزمایش‌ها، افق‌های تازه‌ای در درک ما از زمان و واقعیت گشوده می‌کند.