Forradalom a kvantumfizikában: Új jelenség ámulatba ejti a kutatócsoportot!

Forradalom a kvantumfizikában: Új jelenség ámulatba ejti a kutatócsoportot!

Egy nemzetközi kutatócsoport olyan új jelenséget fedezett fel a kvantumfizikában, amely messzemenő következményekkel járhat a jövő kvantumtechnológiáira nézve. Jonas Haferkamp matematikus részt vesz ebben az úttörő kutatásban Saarlandi Egyetem. Az eredményeket nemrég tették közzé a neves folyóiratbanTudományközzétett.

A felfedezés véletlenszerű kvantumállapotok létrehozására vonatkozik. Ezek az állapotok, amelyek kezdetben kaotikusnak és kiszámíthatatlannak tűnnek, gyorsabban jönnek létre, mint azt korábban feltételeztük. E bonyolult, kaotikus állapotok szemléltetésére a kutatók egyértelmű hasonlattal élnek: a jelenséget a kávé és a tej keveréséhez hasonlítják. Ezek a véletlenszerű állapotok központi jelentőségűek az új kvantumtechnológiák továbbfejlesztése szempontjából.

A kvantummechanika kihívásai

A nagy számú qubittel működő kvantumszámítógépeknél a tisztán véletlenszerű állapotok elérésének nehézsége exponenciálisan megnő. Maga a kvantummechanika az állapotokat valószínűségi eloszlásként írja le, nem pedig fix értékeket kínál, mint a klasszikus fizikában. A kvantummechanikai állapotot a klasszikus értelemben gyakran határozatlannak minősítik, ami bonyolulttá teszi a mérési eredmények előrejelzését. A Heisenberg-féle bizonytalansági elv központi szerepet játszik itt, mivel a kvantummechanikai állapotok mérésének bizonytalanságát írja le.

A kutatók most egy „matematikai trükköt” találtak a részecskekölcsönhatások bonyolultságának csökkentésére. Kifejlesztenek egy „pszeudo-randomizált mátrixot”, amely lehetővé teszi a véletlenszerű folyamatok szimulálását. Ez a módszer jelentősen felgyorsíthatja a megvalósítást kvantumszámítógépekben.

Következmények a jövőre nézve

Az új eredmények jelentős hatással lehetnek az információgyűjtési és titkosítási módszerekre. A kvantummechanikában a különböző állapotok leírhatók matematikai reprezentációkkal, például állapotvektorokkal vagy sűrűségoperátorokkal. A kutatók felfedezése ellentmond a meglévő feltételezéseknek, és forradalmasíthatja a kvantumkutatás jelenlegi állását.

Haferkamp és csapata munkája nagy jelentőséggel bír a szakközönség számára, mert új kérdéseket vet fel a kvantummechanika alapvető aspektusaival kapcsolatban. A kvantumfizika jövőbeli fejlesztései döntően attól függhetnek, hogy ezeket a véletlenszerű állapotokat hogyan lehet integrálni a gyakorlati alkalmazásokba. Az eredeti kiadvány a címet viseli„Véletlenszerű egységek rendkívül alacsony mélységben”(DOI: 10.1126/science.adv8590).