ثورة في فيزياء الكم: ظاهرة جديدة تذهل فريق البحث!

ثورة في فيزياء الكم: ظاهرة جديدة تذهل فريق البحث!

اكتشف فريق دولي من الباحثين ظاهرة جديدة في فيزياء الكم يمكن أن يكون لها آثار بعيدة المدى على تقنيات الكم المستقبلية. ويشارك عالم الرياضيات جوناس هافركامب من الولايات المتحدة في هذا البحث الرائد جامعة سارلاند. وقد نشرت النتائج مؤخرا في المجلة الشهيرةعلومنشرت.

يتعلق هذا الاكتشاف بإنشاء حالات كمومية عشوائية. هذه الحالات، التي تبدو في البداية فوضوية ولا يمكن التنبؤ بها، تتولد بسرعة أكبر مما كان مفترضًا في السابق. لتوضيح هذه الظروف المعقدة والفوضوية، يستخدم الباحثون تشبيهًا واضحًا: حيث يقارنون هذه الظاهرة بخلط القهوة والحليب. تعتبر هذه الحالات العشوائية ذات أهمية مركزية لمواصلة تطوير التقنيات الكمومية الجديدة.

تحديات ميكانيكا الكم

مع أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تعمل بعدد كبير من الكيوبتات، تزداد صعوبة تحقيق الحالات العشوائية البحتة بشكل كبير. وتصف ميكانيكا الكم نفسها الحالات بأنها توزيعات احتمالية، بدلًا من تقديم قيم ثابتة كما هو الحال في الفيزياء الكلاسيكية. غالبًا ما توصف الحالة الميكانيكية الكمومية بأنها غير محددة بالمصطلحات الكلاسيكية، مما يجعل التنبؤ بنتائج القياس أمرًا معقدًا. ويلعب مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج دورًا مركزيًا هنا، لأنه يصف عدم اليقين في قياس حالات ميكانيكا الكم.

لقد وجد الباحثون الآن "خدعة رياضية" لتقليل تعقيد تفاعلات الجسيمات. لقد قاموا بتطوير "مصفوفة شبه عشوائية" تجعل من الممكن محاكاة العمليات العشوائية. يمكن لهذه الطريقة تسريع التنفيذ بشكل كبير في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

الآثار المترتبة على المستقبل

يمكن أن يكون للنتائج الجديدة آثار هائلة على طرق جمع المعلومات والتشفير. في ميكانيكا الكم، يمكن وصف الحالات المختلفة من خلال تمثيلات رياضية مثل نواقل الحالة أو عوامل الكثافة. يتناقض اكتشاف الباحثين مع الافتراضات الحالية ويمكن أن يحدث ثورة في الوضع الحالي للأبحاث الكمومية.

إن عمل هافركامب وفريقه له أهمية كبيرة بالنسبة للجمهور المتخصص لأنه يثير أسئلة جديدة حول الجوانب الأساسية لميكانيكا الكم. يمكن أن تعتمد التطورات المستقبلية في فيزياء الكم بشكل حاسم على كيفية دمج هذه الحالات العشوائية في التطبيقات العملية. المنشور الأصلي يحمل العنوان"وحدات عشوائية في عمق منخفض للغاية"(DOI: 10.1126/science.adv8590).