عجیبتر از گربه شرودینگر؛ کشف دانشمندان آکسفورد فیزیک کوانتوم را پیچیدهتر میکند
دیجیاتو: فیزیکدانان دانشگاه آکسفورد با ایجاد نوع کاملاً جدیدی از حالت کوانتومی به نام «گربه شرودینگر» این مفهوم از فیزیک را پیچیدهتر و عجیبتر کردهاند.
این دستاورد علمی با استفاده از مولفه هایی به دست آمده است که ماهیت بسیار کوانتومی دارند و قوانین کلاسیک فیزیک را زیر پا می گذارند. نوآوری شگفتانگیز دانشمندان درهای جدیدی را به روی ساخت رایانههای کوانتومی قویتر، فناوریهای حسگر پیشرفته و درک عمیقتر از قوانین پنهان جهان باز میکند.
آزمایش فکری گربه شرودینگر، در سادهترین شکل خود، به ما میگوید که یک شی در دنیای کوانتومی میتواند همزمان در دو حالت کاملاً متضاد باشد. در سال 1935، اروین شرودینگر گربه ای خیالی را در یک جعبه بسته تصور کرد که سرنوشت آن به یک اتم رادیواکتیو بستگی دارد. تا زمانی که جعبه را باز کنید و داخل آن را نگاه کنید، گربه هم زنده است و هم مرده. پدیده ای به نام “برهم نهی کوانتومی” در فیزیک. اگرچه این فقط یک آزمایش فکری درباره یک گربه بود، دانشمندان سالهاست که اتمها و ذرات نور را در آزمایشگاههای واقعی دقیقاً در یک موقعیت قرار میدهند. به معنای ذره ای است که همزمان در دو حالت مختلف وجود دارد.
فرضیه جدید گربه شرودینگر، بر خلاف نسخه های آزمایشگاهی قبلی که از اجزای آشنا بر اساس فیزیک کلاسیک ساخته شده بودند، از قطعاتی تشکیل شده است که خود ماهیت کوانتومی و عجیبی دارند. در واقع، آنها نه تنها یک ذره را همزمان در دو حالت قرار دادند، بلکه اجزای این حالت را از عجیب ترین و پیچیده ترین حالت های کوانتومی افق میهن کردند و خانواده کاملا جدیدی از گربه های شرودینگر را ایجاد کردند.
برای ایجاد این حالت های پیچیده، محققان از حرکت یک یون استرانسیوم-88 در داخل یک تله نوری برای ترکیب دو سیستم مجزا استفاده کردند. این یون دو ویژگی مهم دارد. حالت داخلی آن مانند یک کیوبیت عمل می کند و حرکت فیزیکی آن به جلو و عقب شبیه یک آونگ یا نوسانگر است.
محققان ابتدا با ایجاد برهمکنش های مهندسی شده، حالت کیوبیت درون یون را با حرکت آونگی آن در هم تنیدند. سپس، با انجام یک اندازه گیری دقیق در میانه راه، آنها از این کیوبیت استفاده کردند تا حرکت آونگی یون را دقیقاً همانطور که می خواستند انجام دهند. سباستین سنر، نویسنده اصلی این مقاله، توضیح میدهد که این رویکرد جدید ابزاری را به آنها داد تا حالتهای کوانتومی را تقریباً به هر روش عجیب و غریب تجسم کنند.
این دستاورد به مهندسان کمک میکند تا کامپیوترهای کوانتومی قدرتمندتری بسازند که در برابر خطاهای محاسباتی بسیار مقاومتر هستند و از استراتژیهای تصحیح خطای سادهتری استفاده میکنند.
کامپیوترهای کوانتومی فعلی بسیار حساس و شکننده هستند و با کوچکترین نویز محیطی اطلاعات را از دست می دهند. اما استفاده از این حالتهای پیچیده و نوسانی به جای کیوبیتهای ساده به سیستم اجازه میدهد تا اطلاعات را بسیار امنتر ذخیره کند.
