بیگ بنگ: در سال 1935 فیزیکدانی به نام “اروین شرودینگر” آزمایشی ذهنی طراحی کرد تا دو پدیدۀ فیزیک ِ کوانتومی عجیب را به تصویر بکشد: برهم‌نهی و غیرقابل پیش‌بینی بودن.

به گزارش بیگ بنگ، این آزمایش به «گربۀ شرودینگر» معروف شد و به مدت بیش از 80 سال اساس و بنیاد فیزیک کوانتوم بود. اما بتازگی گروهی از محققان دانشگاه ییل در مقاله‌ای، قضیه و فرض منطقی اصلی این آزمایش را از بین بردند- اقدام پیشگامانه‌ای که می‌تواند در نهایت باعث شود دانشمندان کامپیوترهای کوانتومی مفیدی را توسعه دهند.

گربه شرودینگر معروف‌ترین گربه‌ای است که هرگز زندگی نکرده؛ یا هرگز نمرده؛ در واقع این به دیدگاه شما بستگی دارد. در این آزمایش فکری، یک گربه درون جعبه‌ای زندانی است. این جعبه حاوی مقدار کمی ماده رادیواکتیو است که احتمالا طی یک ساعت، دچار واپاشی می شود. در این صورت جعبۀ حاوی یک شیشه‌ سم توسط چکش شکسته شده و سم آزاد می‌شود.

اینکه این آزمایش فکری چطور به فیزیک کوانتوم مربوط می‌شود به عدم قطعیت مربوط می شود: هیچ راهی وجود ندارد تا بدانیم در هر نقطه زمانی در آن یک ساعت، گربه زنده بوده یا مرده! تا زمانی که کسی جعبه را باز نکرده و مستقیما گربه را ندیده به لحاظ ِ نظری گربه هم زنده است و هم مرده! به این اصل “برهم‌نهیِ کوانتومی” می گویند: طبق این اصل یک سیستم کوانتومی می‌تواند همزمان در دو حالت وجود داشته باشد و بصورت آنی به حالت دیگر «پرش کند».

هشدار پیشرفته

پیش‌بینی اینکه چه زمانی سیستم کوانتومی از یک حالت به حالت دیگری «می‌پرد» غیرممکن است- یا حداقل این چیزی است که محققان تا چندی پیش تصور می‌کردند، زیرا پژوهشگران دانشگاه ییل بتازگی تحقیقی را در مجله Nature منتشر کردند که کشف آنها در مورد سیستم هشدار اولیه برای پرش‌های کوانتومی را به دقت، توضیح می‌دهد.

این تیم با استفاده از ترکیبی از سه ژنراتور مایکروویو، یک حفرۀ آلومینیومی و یک اتم مصنوعیِ ابررسانا، پی بردند که زمان ِ پرش کوانتومی ِ اتم قابل پیش‌بینی است. این محققان فقط باید به دنبال عدم حضور ناگهانیِ نوع خاصی از فوتون‌های ِ منتشرشده از اتم، می‌بودند.

محقق میشل دوورت در مصاحبه‌ای خبری گفت: «تأثیر زیبایی که توسط این آزمایش نشان داده شد، افزایش انسجام در طول پرش است». همکار وی، زلاتکو مینو، افزود: «می‌توان از این امر هم برای گرفتن و درک پرش و هم برای معکوس کردن آن سود برد.»

توان محاسباتی

با استفاده از توانایی معکوس کردن ِ پرش‌ کوانتومی، می توان به توسعه کامپیوترهای کوانتومی کمک کرد. واحدهای اصلی اطلاعات کوانتومی در سیستم‌های محاسباتی، “کیوبیت” نام دارند. کیوبیت شبیه به بیت‌ در محاسبات سنتی است، اما بجای اینکه 1 یا 0 باشد می‌تواند همزمان هم 1 و هم 0 باشد.

بعد از خطای محاسبات حالت‌های کیوبیت را در سیستم‌های محاسباتی کوانتومی، تغییر می‌دهند. اکنون محققان راهی برای پیش‌بینی این تغییرات یافته‌اند. در این صورت می توان خطاها را سریع‌تر تصحیح و داده‌های کوانتومی را مدیریت کرد. مینو گفت: «پرش‌های کوانتومی اتم تا حدی شبیه به فوران آتشفشان‌هاست؛ در دراز مدت کاملاً غیرقابل پیش‌بینی هستند. با این وجود می‌توانیم با نظارت صحیح، هشدار پیشرفته فاجعۀ ناگهانی را با قطعیت تشخیص دهیم و قبل از رخ دادن ِ آن، دست به کار شویم.»

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: futurism.com