Επανάσταση στην κβαντική φυσική: Νέο φαινόμενο καταπλήσσει την ερευνητική ομάδα!

Επανάσταση στην κβαντική φυσική: Νέο φαινόμενο καταπλήσσει την ερευνητική ομάδα!

Μια διεθνής ομάδα ερευνητών ανακάλυψε ένα νέο φαινόμενο στην κβαντική φυσική που θα μπορούσε να έχει εκτεταμένες επιπτώσεις για τις μελλοντικές κβαντικές τεχνολογίες. Ο μαθηματικός Jonas Haferkamp από το the, συμμετέχει σε αυτή την πρωτοποριακή έρευνα Πανεπιστήμιο του Σάαρλαντ. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο διάσημο περιοδικόΕπιστήμηδημοσιευμένο.

Η ανακάλυψη αφορά τη δημιουργία τυχαίων κβαντικών καταστάσεων. Αυτές οι καταστάσεις, οι οποίες αρχικά φαίνονται χαοτικές και απρόβλεπτες, δημιουργούνται πιο γρήγορα από ό,τι υποτίθεται προηγουμένως. Για να απεικονίσουν αυτές τις περίπλοκες, χαοτικές συνθήκες, οι ερευνητές χρησιμοποιούν μια σαφή αναλογία: συγκρίνουν το φαινόμενο με την ανάμειξη καφέ και γάλακτος. Αυτές οι τυχαίες καταστάσεις είναι κεντρικής σημασίας για την περαιτέρω ανάπτυξη νέων κβαντικών τεχνολογιών.

Προκλήσεις της κβαντικής μηχανικής

Με τους κβαντικούς υπολογιστές που λειτουργούν με μεγάλο αριθμό qubits, η δυσκολία επίτευξης καθαρά τυχαίων καταστάσεων αυξάνεται εκθετικά. Η ίδια η κβαντομηχανική περιγράφει καταστάσεις ως κατανομές πιθανοτήτων, αντί να προσφέρει σταθερές τιμές όπως στην κλασική φυσική. Μια κβαντομηχανική κατάσταση χαρακτηρίζεται συχνά ως απροσδιόριστη με κλασικούς όρους, γεγονός που καθιστά την πρόβλεψη των αποτελεσμάτων των μετρήσεων περίπλοκη. Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg παίζει κεντρικό ρόλο εδώ, καθώς περιγράφει την αβεβαιότητα στη μέτρηση των κβαντομηχανικών καταστάσεων.

Οι ερευνητές βρήκαν τώρα ένα «μαθηματικό τέχνασμα» για να μειώσουν την πολυπλοκότητα των αλληλεπιδράσεων των σωματιδίων. Αναπτύσσουν μια «ψευδοτυχαιοποιημένη μήτρα» που καθιστά δυνατή την προσομοίωση τυχαίων διαδικασιών. Αυτή η μέθοδος θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά την εφαρμογή σε κβαντικούς υπολογιστές.

Συνέπειες για το μέλλον

Τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να έχουν τεράστιες συνέπειες για τη συλλογή πληροφοριών και τις μεθόδους κρυπτογράφησης. Στην κβαντομηχανική, διαφορετικές καταστάσεις μπορούν να περιγραφούν με μαθηματικές αναπαραστάσεις, όπως διανύσματα καταστάσεων ή τελεστές πυκνότητας. Η ανακάλυψη των ερευνητών έρχεται σε αντίθεση με τις υπάρχουσες υποθέσεις και θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στην τρέχουσα κατάσταση της κβαντικής έρευνας.

Το έργο του Haferkamp και της ομάδας του έχει μεγάλη σημασία για το εξειδικευμένο κοινό γιατί εγείρει νέα ερωτήματα σχετικά με τις θεμελιώδεις πτυχές της κβαντικής μηχανικής. Οι μελλοντικές εξελίξεις στην κβαντική φυσική θα μπορούσαν να εξαρτηθούν καθοριστικά από το πώς αυτές οι τυχαίες καταστάσεις μπορούν να ενσωματωθούν σε πρακτικές εφαρμογές. Η πρωτότυπη δημοσίευση φέρει τον τίτλο«Τυχαίες μονάδες σε εξαιρετικά χαμηλό βάθος»(DOI: 10.1126/science.adv8590).