Revolutie in de kwantumfysica: nieuw fenomeen verbaast onderzoeksteam!

Revolutie in de kwantumfysica: nieuw fenomeen verbaast onderzoeksteam!

Een internationaal team van onderzoekers heeft een nieuw fenomeen in de kwantumfysica ontdekt dat verstrekkende gevolgen zou kunnen hebben voor toekomstige kwantumtechnologieën. Wiskundige Jonas Haferkamp van de Universiteit is betrokken bij dit baanbrekende onderzoek Universiteit van Saarland. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschriftWetenschapgepubliceerd.

De ontdekking betreft het creëren van willekeurige kwantumtoestanden. Deze toestanden, die aanvankelijk chaotisch en onvoorspelbaar lijken, ontstaan ​​sneller dan eerder werd aangenomen. Om deze complexe, chaotische omstandigheden te illustreren gebruiken de onderzoekers een duidelijke analogie: ze vergelijken het fenomeen met het mixen van koffie en melk. Deze willekeurige toestanden zijn van cruciaal belang voor de verdere ontwikkeling van nieuwe kwantumtechnologieën.

Uitdagingen van de kwantummechanica

Met kwantumcomputers die met een groot aantal qubits werken, neemt de moeilijkheid om puur willekeurige toestanden te bereiken exponentieel toe. De kwantummechanica beschrijft toestanden zelf als waarschijnlijkheidsverdelingen, in plaats van vaste waarden aan te bieden zoals in de klassieke natuurkunde. Een kwantummechanische toestand wordt in klassieke termen vaak als onbepaald gekarakteriseerd, wat het voorspellen van meetresultaten complex maakt. Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg speelt hierbij een centrale rol, omdat het de onzekerheid beschrijft bij het meten van kwantummechanische toestanden.

De onderzoekers hebben nu een ‘wiskundige truc’ gevonden om de complexiteit van deeltjesinteracties te verminderen. Ze ontwikkelen een ‘pseudo-gerandomiseerde matrix’ die het mogelijk maakt willekeurige processen te simuleren. Deze methode zou de implementatie in kwantumcomputers aanzienlijk kunnen versnellen.

Implicaties voor de toekomst

De nieuwe bevindingen kunnen enorme gevolgen hebben voor het verzamelen van informatie en de versleutelingsmethoden. In de kwantummechanica kunnen verschillende toestanden worden beschreven door wiskundige representaties zoals toestandsvectoren of dichtheidsoperatoren. De ontdekking van de onderzoekers is in tegenspraak met bestaande aannames en zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de huidige stand van het kwantumonderzoek.

Het werk van Haferkamp en zijn team is van groot belang voor het specialistische publiek omdat het nieuwe vragen oproept over de fundamentele aspecten van de kwantummechanica. Toekomstige ontwikkelingen in de kwantumfysica kunnen in cruciale mate afhangen van de manier waarop deze willekeurige toestanden in praktische toepassingen kunnen worden geïntegreerd. De originele publicatie draagt ​​de titel“Willekeurige unitaires op extreem lage diepte”(DOI: 10.1126/science.adv8590).