دروغ سنج کوانتومی ساخته شد!
با فناوری: مکانیک کوانتومی علمی است که به توصیف رفتار کوچک ترین ذرات جهان (مثل اتم ها و الکترون ها) می پردازد؛ دنیایی که پر از پدیده های عجیب و خلاف عقل است.
غزال زیاری: یک تیم بین المللی از محققان اخیراً مبحث جالبی را تأیید کرده اند؛ طبق اعلام این پژوهشگران، سیستم های کوانتومی بزرگ واقعا از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می کنند.
آن ها با اجرای آزمون بل روی ۷۳ کیوبیت، وجود هم بستگی های واقعی کوانتومی که با فیزیک کلاسیک قابل توضیح نبود را اثبات کردند. یافته های این مطالعه نشان میدهد که کامپیوتر های کوانتومی نه فقط بزرگ تر، بلکه به صورت واقعی تری "کوانتومی" هستند؛ بدین ترتیب این کشف، راه را برای ارتباطات امن تر و الگوریتم های کوانتومی قدرتمندتر هموار خواهدنمود.
آزمایشی به نام دروغ سنج کوانتومی!
آیا میتوان اثبات کرد که یک سامانه بزرگ کوانتومی واقعا بر اساس قوانین عجیب و اعجاب انگیز مکانیک کوانتومی رفتار می کند یا فقط به آن تظاهر می کند؟
فیزیک دان هایی از دانشگاه لیدن (هلند)، پکن و هانگژو (چین)، در مطالعه ای پیشگامانه توفیق یافتند تا برای این سؤال به یک پاسخ قطعی برسند. ما می توانیم این آزمایش را نوعی دروغ سنج کوانتومی بنامیم؛ آزمونی بر پایه نظریه جان بل، فیزیک دان مشهور که نشان میدهد آیا یک ماشین، مثل کامپیوتر کوانتومی، واقعا از پدیده های کوانتومی استفاده می نماید یا فقط آنها را شبیه سازی می نماید.
آزمون نهائی کوانتومی بودن
با پیشرفت فناوری های کوانتومی، نیاز به انجام آزمایش های دقیق تری برای سنجش میزان "کوانتومی بودن" بالا رفته است. حالا و در این مطالعه جدید، تیم تحقیقاتی پا را فراتر گذاشت و هم بستگی های بل را در سامانه هائی تا ۷۳ کیوبیت (یعنی واحدهای بنیادین پردازش در کامپیوتر های کوانتومی) آزمایش کرد. این پروژه به شکلی همکاری جوردی تورا، پاتریک امونتس و منگ یائو هو، فیزیک دان های نظری دانشگاه لیدن هلند با همکارانشان از دانشگاه تسینگهوا (پکن) و دانشگاه ژجیانگ (هانگژو) بود.
دنیای اعجاب انگیز فیزیک کوانتومی
مکانیک کوانتومی علمی است که به توصیف رفتار کوچک ترین ذرات جهان (مثل اتم ها و الکترون ها) می پردازد؛ دنیایی که پر از پدیده های عجیب و خلاف عقل است. یکی از این پدیده ها، غیرمحلی بودن کوانتومی (Quantum Nonlocality) است؛ حالتی که در آن ذرات، حتی اگر فاصله بسیاری بینشان باشد، می توانند فورا بر یکدیگر تأثیر بگذارند. این اثر آن قدر مهم و بنیادین است که جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۲۲ را به خود اختصاص داد. حالا این مطالعه جدید بر اثبات وجود همین هم بستگی های غیرمحلی که به هم بستگی های بل مشهور است، تمرکز دارد.
آزمایشی هوشمندانه
پژوهشگران به جای اندازه گیری مستقیم و پیچیده هم بستگی های بل، بر چیزی تمرکز کردند که کامپیوتر های کوانتومی در آن مهارت دارند: به حداقل رساندن انرژی! و با طرح بلندپروازانه و رویکرد هوشمندانه شان توانستند تا مسیر موفقیت را هموار کنند. نتیجه به دست آمده اعجاب انگیز بود.
آن ها توانستند تا با استفاده از ۷۳ کیوبیت در یک پردازنده کوانتومی ابررسانا، حالت خاصی از انرژی خیلی پایین (پایین تر از هر مقدار ممکن در سیستم های کلاسیک) را تولید کنند. این اختلاف به اندازه ۴۸ انحراف معیار بود، یعنی احتمال وقوع تصادفی آن حدودا صفر است.
اما پژوهش آنها به همین جا ختم نشد و در ادامه به بررسی نوع نادر و دشوارتری از غیرمحلی بودن کوانتومی موسوم به هم بستگی های چند ذره ای واقعی (Genuine Multipartite Bell Correlations) پرداختند.
در این حالت، تمام کیوبیت های سامانه باید درگیر باشند که هم تولید و هم تأیید آن به مراتب سخت تر خواهد بود. با این وجود محققان توفیق یافتند تا مجموعه ای از حالت های کوانتومی با انرژی پایین را تا سطح ۲۴ کیوبیت آماده و با موفقیت در این آزمون تأیید کنند. این یافته ها نشان میدهد که کامپیوتر های کوانتومی نه فقط از نظر اندازه، بلکه از نظر "عمق کوانتومی" هم درحال رشد هستند.
چرا این مساله اهمیت دارد؟
این پژوهش برای نخستین بار نشان میدهد که میتوان رفتار کوانتومی عمیق را در سیستم های بزرگ و پیچیده به شکل قطعی تأیید کرد که این گام بزرگی در جهت اطمینان از اینکه کامپیوتر های کوانتومی واقعا کوانتومی هستند، نه صرفا شبیه آن، به حساب می آید.
اهمیت این موفقیت صرفا نظری نیست. چون که درک و کنترل هم بستگی های بل امکان دارد به افزایش امنیت ارتباطات کوانتومی، تقویت رمزنگاری کوانتومی و طراحی الگوریتم های جدید و پیشرفته تر هم منجر شود.
منبع: sciencedaily
منبع: با فناوری
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب