[ad_1]

مکانیک کوانتوم ، نظریه ای که فیزیک جهان را در مقیاس بسیار کمی توصیف می کند ، شناخته شده است که مخالف عقل سلیم است. به عنوان مثال ، روشی را در نظر بگیرید که تفسیرهای استاندارد از این تئوری نشان می دهد تغییری در ذغال سنگ نارس کوانتومی وجود دارد: فرض بر این است که تغییر از یک حالت به حالت دیگر به طور غیر قابل پیش بینی و آنی اتفاق می افتد. به عبارت دیگر ، اگر حوادثی در دنیای آشنا ما مانند اتم ها رخ دهد ، انتظار داریم که بدون تغییر مراحل متوسط ​​، خمیر را به یک کیک کاملاً پخته تبدیل کنیم. البته تجربه روزمره به ما می گوید که چنین نیست ، اما برای حوزه میکروسکوپی کمتر در دسترس ، ماهیت واقعی چنین “جهش های کوانتومی” یک مشکل بزرگ حل نشده در فیزیک است.

با این حال ، در دهه های اخیر ، پیشرفت های فنی به فیزیکدانان اجازه داده است تا در شرایط آزمایشگاهی با دقت تنظیم شده ، مسئله را دقیق تر بررسی کنند. اساسی ترین دستیابی به موفقیت ممکن است در سال 1986 اتفاق بیفتد ، زمانی که محققان برای اولین بار به طور آزمایشی تأیید کردند که پرشهای کوانتومی واقعی وقایع فیزیکی هستند که می توانند مشاهده و مطالعه شوند. از آن زمان ، پیشرفت مداوم فناوری ، بینش عمیق تری در مورد این پدیده مرموز نشان داده است. به طرز قابل توجهی ، یک آزمایش منتشر شده در سال 2019 ، نمای سنتی جهش های کوانتومی را برانداز کرد و نشان داد که آنها با شروع حرکت قابل پیش بینی و به تدریج حرکت می کنند – و حتی می توانند در وسط متوقف شوند.

این آزمایش که در دانشگاه ییل انجام شده است ، از محیطی استفاده می کند که به محققان امکان می دهد انتقال ها را با حداقل نفوذ مشاهده کنند. هر پرش بین دو مقدار انرژی یک کیوبیت ابررسانا ، مدار کوچکی که برای تقلید از خصوصیات اتم ها ساخته شده است ، انجام می شود. تیم تحقیقاتی از اندازه گیری “فعالیت جانبی” که در مدار هنگام انرژی کمتری در سیستم رخ می دهد ، استفاده می کند. این کمی شبیه این است که بدانید کدام نمایش در تلویزیون در اتاق دیگری پخش می شود و فقط به کلمات کلیدی خاصی گوش می دهید. این کاوشگر غیر مستقیم از یکی از اصلی ترین نگرانی ها در آزمایش های کوانتومی – یعنی چگونگی جلوگیری از تأثیرگذاری روی خود سیستم که شخص مشاهده می کند – جلوگیری کرد. این اندازه گیری ها که به عنوان “کلیک” شناخته می شوند (از صدایی که شمارنده های قدیمی Geiger هنگام تشخیص رادیواکتیویته از آن ساطع می کنند) ، یک ویژگی مهم را نشان می دهند: پرش به سمت انرژی بالاتر همیشه متوقف شده با توقف “کلمات کلیدی” ، مکث در فعالیت های جانبی است. این در نهایت به تیم اجازه داد که پیشرفت پرش ها را پیش بینی کرده و حتی بنا به میل خود آنها را متوقف کند.

اکنون یک مطالعه نظری جدید ، آنچه را که می توان در مورد پرش و زمان گفت ، عمیق تر می کند. و او دریافت که این پدیده به ظاهر ساده و اساسی در واقع کاملاً پیچیده است.

اگه می تونی منو بگیر

مطالعه جدید ، منتشر شده در معاینهی جسمی، شبیه سازی تکامل تدریجی پرش های کوانتومی از گهواره به گور – از حالت اولیه انرژی پایین سیستم ، معروف به حالت پایه ، و سپس وقتی انرژی بیشتری وجود دارد به نام حالت برانگیخته ، و در آخر انتقال به حالت پایه نویسنده Kirillo Snizhko ، دانشجوی فوق دکترا در انستیتوی فناوری کارلسروهه در آلمان که قبلاً در موسسه علوم Weizmann در اسرائیل ، جایی که مطالعه انجام شده بود ، می گوید: این مدل نشان می دهد که جهش های کوانتومی قابل پیش بینی ، “گیرنده” باید یک آنالوگ نامفهوم داشته باشد. .

به ویژه ، منظور از محققان “گرفتن” این است که بازگشت به حالت اولیه همیشه روان و قابل پیش بینی نیست. در عوض ، نتایج مطالعه نشان می دهد که توسعه چنین رویدادی به میزان “اتصال” دستگاه اندازه گیری به سیستم بستگی دارد (ویژگی دیگر حوزه کوانتومی ، که در این مورد مربوط به مقیاس زمانی اندازه گیری ها در مقایسه با انتقال است). رابطه می تواند ضعیف باشد ، در این حالت پرش کوانتومی را می توان با مکث کلیک از فعالیت جانبی کیوبیت ، به روشی که آزمایش ییل استفاده می کند ، پیش بینی کرد.

این سیستم از مخلوطی از یک حالت برانگیخته و یک حالت اساسی عبور می کند ، یک پدیده کوانتومی معروف به superposition. اما گاهی اوقات ، هنگامی که پیوند از یک آستانه خاص فراتر رود ، این برتری به مقدار مشخصی از مخلوط تغییر مکان می دهد و تمایل دارد در آن حالت باقی بماند تا زمانی که به زمین اعلام نشده منتقل شود. در این مورد خاص ، “این جهش کوانتومی احتمالی نمی تواند در اواسط پرواز پیش بینی و معکوس شود” ، پروین کومار ، دانشجوی فوق دکترا در م Instituteسسه وایزمن و از نویسندگان آخرین مطالعه توضیح می دهد. به عبارت دیگر ، حتی پرش هایی که زمان آنها در ابتدا قابل پیش بینی بود ، موارد غیر قابل پیش بینی نیز به دنبال خواهد داشت.

اما در هنگام در نظر گرفتن جهش های ابتکاری جذاب ، تفاوت های ظریف بیشتری نیز وجود دارد. اسنیژکو می گوید که حتی اینها نیز عنصری غیرقابل پیش بینی دارند. یک جهش کوانتومی قابل تشخیص همیشه از طریق برهم زدن حالت تحریک شده و زمین در یک “مسیر” ادامه خواهد یافت ، اما هیچ تضمینی برای پایان یافتن جهش وجود ندارد. اسنیژکو می گوید: “در هر نقطه از مسیر ، این احتمال وجود دارد که پرش ادامه پیدا کند و احتمالاً دوباره به حالت اولیه بازگردد.” “بنابراین پرش می تواند شروع شود و سپس ناگهان لغو شود. مسیر کاملاً مشخص شده است ، اما اینکه آیا سیستم مسیر را به اتمام می رساند یا خیر غیرقابل پیش بینی است. “

این رفتار در نتایج آزمایش ییل ظاهر شد. دانشمندان پشت این کار چنین پرش های گیرنده ای را “جزایر قابل پیش بینی در دریا عدم اطمینان” می نامند. ریکاردو گوتیرز-یارگی ، فوق دکترا در دانشگاه کلمبیا و یکی از نویسندگان این تحقیق ، خاطرنشان می کند که “زیبایی این کار در این است که نشان می دهد در نبود کلیک ، سیستم یک مسیر از پیش تعیین شده برای تحریک را برای کوتاه اما غیر صفر دنبال می کند. زمان. با این حال ، دستگاه همچنان این فرصت را دارد که “کلیک” کند تا سیستم این مسیر را طی کند ، بنابراین انتقال آن را قطع می کند. “

“فیزیک کوانتوم خراب می شود!”

زلاتکو مینف ، محقق در مرکز تحقیقات IBM توماس جی واتسون و نویسنده اصلی یک مطالعه قبلی در ییل ، ​​خاطرنشان می کند که مقاله نظری جدید “یک مدل و توضیح بسیار زیبا و ساده از پدیده جهش کوانتومی در زمینه کیوبیت به عنوان تابعی از پارامترهای آزمایش. همراه با آزمایش ییل ، ​​نتایج “نشان می دهد که مکانیک کوانتوم در تاریخ گسسته بودن ، تصادفی بودن و قابل پیش بینی بودن بیش از آنچه معمولاً تصور می شود وجود دارد.” به طور خاص ، رفتار غریبی و شگفت آور جهش های کوانتومی راهی برای پیش بینی جهش از حالت زمین به حالت هیجان زده پیش فرض درجه ای از پیش بینی ذاتی جهان کوانتومی است که قبلاً هرگز مشاهده نشده است ، و حتی برخی از آنها حتی اگر قبلاً به طور آزمایشی تأیید نشده باشد ، آن را ممنوع می دانند. در مورد احتمال جهش کوانتومی قابل پیش بینی با دیگران در گروه خود بحث کرد ، یک همکار پاسخ داد و در جواب فریاد زد: “اگر این درست باشد ، فیزیک کوانتوم شکسته است!”

مینو می گوید: “در پایان ، آزمایش ما جواب داد و می توان نتیجه گرفت که جهش کوانتومی تصادفی و گسسته است.” “با این حال ، در زمان های بهتر ، توسعه آنها سازگار و مداوم است. این دو دیدگاه به ظاهر مخالف در کنار هم هستند. “

در مورد اینکه آیا می توان چنین فرآیندهایی را برای کل جهان مادی اعمال کرد – به عنوان مثال ، برای اتم های خارج از آزمایشگاه کوانتوم – کومار بلاتکلیف است ، به دلیل دقیق بودن شرایط خاص مطالعه. وی گفت: “جمع بندی نتایج ما جالب خواهد بود.” اگر نتایج برای تنظیمات مختلف اندازه گیری مشابه باشد ، این رفتار – رویدادهایی که به نوعی تصادفی و قابل پیش بینی ، گسسته اما مداوم هستند – ممکن است خصوصیات کلی جهان کوانتوم را منعکس کند.

در همین حال ، پیش بینی های مطالعه می توانند به زودی بررسی شوند. به گفته سرژ روزنبلوم ، محقق م Instituteسسه وایزمن که در هیچ یک از مطالعات شرکت نکرده است ، این تأثیرات را می توان در سیستم های کوانتومی ابررسانای مدرن مشاهده کرد و در لیست آزمایش های م institسسات جدید قرار دارد. آزمایشگاه کیوبیتس. وی افزود: “برای من شگفت آور بود كه یك سیستم ساده فریبنده مانند یك كوبیت هنوز هم می تواند چنین تعجباتی را هنگام اندازه گیری پنهان كند.”

برای مدت زمان طولانی ، مطالعه جهش های کوانتومی – اساسی ترین فرایندهای اساسی همه چیز در طبیعت – تقریباً غیرممکن تلقی می شد. اما پیشرفت فن آوری در حال تغییر است. کاتر مرچ ، دانشیار دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس که در این دو مطالعه شرکت نکرد ، گفت: “من دوست دارم که چگونه آزمایش ییل انگیزه این کار نظری را ایجاد کرده است ، که جنبه های جدیدی از یک مشکل جسمی را که برای دهه ها مورد مطالعه قرار گرفته است ، آشکار می کند. به نظر من ، آزمایش ها واقعاً به كنترل طرز تفكر نظریه پردازان درباره مسائل كمك می كنند و این منجر به كشف های جدید می شود. “

با این حال ، رمز و راز ممکن است فقط ناپدید نشود. همانطور که اسنیژکو می گوید ، “من فکر نمی کنم به زودی مشکل جهش کوانتومی حل شود. این بسیار عمیق در نظریه کوانتوم است. اما با اندازه گیری ها و پرش های مختلف ، ممکن است با یک چیز عملی مفید روبرو شویم. “

[ad_2]

منبع: khabar-dirooz.ir