Jannah Theme License is not validated, Go to the theme options page to validate the license, You need a single license for each domain name.
مقالات عامة

استخدم الفيزيائيون التشابك “لتمديد” مبدأ عدم اليقين ، وتحسين القياسات الكمومية

مجلة المذنب نت متابعات عالمية:

منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، أدرك الفيزيائي الألماني فيرنر هايزنبرغ أن قوانين ميكانيكا الكم تضع بعض القيود الأساسية على مدى دقة قياس خصائص معينة للأجسام المجهرية.

ومع ذلك ، يمكن لقوانين ميكانيكا الكم أيضًا أن تقدم طرقًا لجعل القياسات أكثر دقة مما يمكن أن يكون ممكنًا.

في بحث جديد نُشر في Nature Physics ، حددنا طريقة لتحقيق قياسات أكثر دقة للأجسام المجهرية باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية. قد يكون هذا مفيدًا في مجموعة كبيرة من تقنيات الجيل التالي ، بما في ذلك الاستشعار الطبي الحيوي ، وتحديد المدى بالليزر ، والاتصالات الكمومية.

تمكنا أيضًا من تجاوز حدود أحد أشكال “مبدأ عدم اليقين” لهايزنبرغ في ظروف معينة ، مما يشير إلى أن مبادئ عدم اليقين المختلفة قد تكون ضرورية في سيناريوهات مختلفة.

عدم اليقين الكمي

إذا كنت ترغب في فحص خصائص شيء كبير للاستخدام اليومي مثل السيارة ، فهذه عملية بسيطة.

على سبيل المثال ، السيارة لها موقع ولون وسرعة محددان جيدًا. يمكنك قياسها واحدة تلو الأخرى أو كلها مرة واحدة دون مشاكل. قياس موضع سيارتك لن يغير لونها أو سرعتها.

ومع ذلك ، يصبح هذا الأمر أكثر تعقيدًا إذا كنت تحاول فحص الأجسام الكمومية المجهرية مثل الإلكترونات أو الفوتونات (وهي جزيئات صغيرة جدًا من الضوء).

ترتبط خصائص معينة للأجسام الكمومية ببعضها البعض. قياس خاصية واحدة يمكن أن يؤثر على خاصية أخرى.



اقرأ المزيد: الشرح: مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ


على سبيل المثال ، سيؤثر قياس موضع الإلكترون على سرعته والعكس صحيح.

تسمى هذه الخصائص بالخصائص “المترافقة”.

الرابط بين هذه الخصائص هو مظهر مباشر لمبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ. لا يمكن قياس خاصيتين متقاربتين لجسم كمي في نفس الوقت بأي درجة من الدقة تريدها: كلما زادت معرفتك بأحدهما ، قلّت معرفتك بالآخر.

بينما يفرض مبدأ عدم اليقين حدًا لمدى دقة بعض القياسات ، فإن الوصول إلى هذا الحد في الممارسة يمكن أن يكون صعبًا للغاية. ومع ذلك ، فإن قياس الأشياء الكمومية بأكبر قدر ممكن من التفاصيل أمر مهم لتطوير العلوم الأساسية وكذلك تطوير تقنيات جديدة.

كائنات متشابكة

في بحثنا الجديد ، صممنا طريقة لتحديد الخصائص المترافقة للأجسام الكمومية بشكل أكثر دقة. تمكّن المتعاونون معنا بعد ذلك من إجراء هذا القياس في مختبرات مختلفة حول العالم.

تدور التقنية الجديدة حول شذوذ غريب في الأنظمة الكمومية ، يُعرف بالتشابك. عندما يتشابك جسمان ، يمكننا قياسهما بدقة أكبر مما لو كانا غير متشابكين.



اقرأ المزيد: ما هو التشابك الكمومي؟ عالم فيزياء يشرح علم “العمل المخيف عن بعد” لأينشتاين


لقد أدركنا أنه يمكننا استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، والتي يمكنها التحكم بدقة في حالة الأجسام الكمومية ، لإنشاء كائنين كميين متطابقين وتشابكهم. من خلال قياس الأجسام المتشابكة معًا ، يمكننا تحديد خصائصها بدقة أكبر مما لو تم قياسها بشكل فردي.

قياس الجسمين الكميين المتشابكين المتشابكين يقلل من الضوضاء في القياس ، مما يجعله أكثر دقة.

مستقبل أقل ضوضاء

من الناحية النظرية ، من الممكن أيضًا تشابك وقياس ثلاثة أنظمة كمومية أو أكثر لتحقيق دقة أفضل. ومع ذلك ، لم نتمكن من إجراء هذا العمل بشكل تجريبي حتى الآن.

كانت نتائج قياس ثلاثة أجسام متشابكة متطابقة صاخبة للغاية. ومع ذلك ، مع تحسن أجهزة الكمبيوتر الكمومية وتصبح أكثر دقة ، قد يكون من الممكن قياس ثلاث نسخ من النظام الكمي بأمانة في وقت واحد في المستقبل.

قد تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية في المستقبل أقل ضوضاء.
صراع الأسهم

تتمثل إحدى نقاط القوة الرئيسية لهذا العمل في أنه لا يزال من الممكن ملاحظة التحسين الكمي في سيناريوهات صاخبة للغاية. هذا يبشر بالخير للتطبيقات العملية المستقبلية ، مثل القياسات الطبية الحيوية ، والتي ستحدث حتمًا في بيئات العالم الحقيقي الصاخبة.

ماذا عن مبدأ عدم اليقين؟

هذا البحث له أيضًا آثار على مبدأ عدم اليقين المذكور أعلاه.

أحد تفسيرات مبدأ عدم اليقين هو أنه من المستحيل قياس الخصائص المترافقة للأجسام الكمومية بدقة غير محدودة. لكن هناك تفسير آخر مفاده أن قياس خاصية مترافقة واحدة لجسم كمي يجب بالضرورة أن يخل بالخاصية المترافقة الثانية بمقدار حد أدنى.

في هذا البحث ، تمكنا من انتهاك مبدأ عدم اليقين بناءً على التفسير الثاني. يشير هذا إلى أنه اعتمادًا على البيئة المادية التي يتم النظر فيها ، قد تكون مبادئ عدم اليقين المختلفة ضرورية لسيناريوهات مختلفة.

تعاون عالمي

اختبرنا نظريتنا على ما مجموعه 19 جهاز كمبيوتر كمومي مختلف ، والتي استخدمت ثلاث تقنيات مختلفة للحوسبة الكمومية: الموصلات الفائقة والأيونات المحاصرة والضوئيات. توجد هذه الأجهزة في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا ويمكن الوصول إليها عبر الإنترنت ، مما يسمح للباحثين من جميع أنحاء العالم بالاتصال وإجراء البحوث المهمة.

أجرينا الدراسة مع زملاء في مركز التميز في ARC للحساب الكمي وتكنولوجيا الاتصالات (CQC2T) ، بالتعاون مع باحثين من معهد أبحاث وهندسة المواد في A * STAR في سنغافورة ، وجامعة جينا ، وجامعة جينا. إنسبروك وجامعة ماكواري وخدمات أمازون ويب.


نشكركم على قراءة المنشور عبر مجلة المذنب نت, المتخصصة في التداول والعملات الرقمية والمشفرة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى