مشاهده اشیاء بدون نگاه به آنها با کمک کوانتوم!



اکنون دانشمند می‌تواند با استفاده از یک تکنیک کوانتومی جدید، اشیاء را بدون نگاه کردن به آنها ببینند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، گروهی از ابزاری برای استفاده از مکانیک کوانتومی برای «مشاهده غیرمستقیم اجسام» ابداع کرده‌اند. این روش جدید می‌تواند برای رایانه‌های کوانتومی و سایر سیستم‌های بهبود بخشد و جهان کوانتومی و کلاسیک را با هم ترکیب کند.

ما چیزها را از طریق چند عکس پیچیده نور در سلول‌های تخصصی شبکیه چشم خود می‌بینیم. با این حال، برخی از مواردی که می‌توانند یک تجربه مشابه را بدون جذب عکس یا بدون هیچ نوری تکرار کنند، ممکن می‌سازند.

چه می‌شد؟ تصور کنید که از نور برای مطالعه نواری از یک فیلم حساس به نور بدون ضربه زدن به آن استفاده کنید. اکنون با توجه به این کشف راهگشا به نظر می‌رسد که ما می‌توانیم این کار را انجام دهیم.

شروتی دوگرا، جان جی مک‌کورد و گئورگه سورین پارائوانو از دانشگاه آلتو(Aalto) به عنوان بخشی از مطالعه‌ای بر روی رابطه بین دنیای کوانتومی و کلاسیک، روشی جدید و بسیار بهتر برای انجام تست‌های بدون پیدا کردن پیدا کرده‌اند.

دستگاه‌های ترانسمون که مدارهای ابررسانای نسبتاً بزرگی هستند، هستند که رفتار کوانتومی خود را می‌دهند، برای یافتن پالس‌های مایکروویو توسط ابزارهای معمولی استفاده می‌شوند.

کار این گروه به جای لیزر و آینه بر روی مایکروویو و ابررساناها پژوهشگران است.

پارائوانو توضیح می‌دهد: ما باید این مفهوم را با ابزارهای آزمایشی مختلف موجود برای دستگاه‌های ابررسانا تطبیق بسازیم. به همین دلیل، ما باید پروتکل استاندارد بدون تغییر را تغییر دهیم و با استفاده از سطح انرژی بالاتر ترانسمون، لایه دیگری از کوانتومی بودن را اضافه کنیم. سپس، از انسجام کوانتومی سیستم سه سطحی به‌عنوان یک منبع استفاده شد.

همدوسی کوانتومی(Quantum coherence) یک جسم برای وجود همزمان در دو حالت مجزا است، یعنی چیزی که فیزیک کوانتومی آن را ممکن می‌داند. در ابتدا مشخص بود که آیا پروتکل جدید پژوهشگران عمل می‌کند یا نه، زیرا همدوسی کوانتومی شیکننده است و به راحتی فرو می‌ریزد.

همدوسی یکی از ویژگی‌های موجود است. در فیزیک، دو منبع کاملاً همدوس است. اگر بسامد و شکل آنها کاملاً یکسان باشد، در عین حال می‌توانند فاز داشته باشند. این یک ویژگی ایده‌آل است که باعث تداخل می‌شود.

ناهمدوسی کوانتومی نیز به دست دادن همدوسی کوانتومی گفته می‌شود. در مکانیک کوانتومی، ذراتی مانند یک تابع موج، یک توصیف ریاضی حالت کوانتومی یک سیستم توصیف می‌شوند. طبیعت احتمالی عاملی باعث می‌شود که وجود داشته باشد، کوانتومی مختلف می‌شود. تا زمانی که رابطه تعریف بین فاز و حالتهای مختلف این سیستم وجود دارد، این سیستم همدوس است.

همدوسی ویژگی های بنیادی مکانیک کوانتومی و برای عملکرد کامپیوتر کوانتومی لازم است. اما زمانی که یک سیستم کوانتومی کاملاً ایزوله نباشد و در تماس با محیط اطراف خود باشد، این همدوسی با زمان بین میرود که به آن ناهمدوسی کوانتومی می‌گویند و در نتیجه یک نتیجه از این روند، رفتار کوانتومی از بین میرود.

در کمال تعجب پژوهشگران، آزمایش‌های اولیه کارایی تشخیص بسیار بالاتری را نشان دادند. آنها بارها و بارها به آزمایش برگشتند، یافته‌های خود را با استفاده از مدل‌های نظری ارزیابی کردند و همه چیز را بررسی کردند.

دوگرا می‌گوید: ما همچنین نشان دادیم که پالس‌های مایکروویو کم‌مصرف را می‌توان به طور مستقیم با استفاده از پروتکل ما شناسایی کرد.

این آزمایش همچنین روشی را برای استفاده از دستگاه‌های کوانتومی برای کسب مزیت نسبت به دستگاه‌های کلاسیک نشان داد که به عنوان بهترین کوانتومی شناخته می‌شود. جماعات پژوهشگران این است که به رایانه های برتر کوانتومی با کیوبیت های متعدد نیاز دارند. با این حال، این آزمایش یک برتری کوانتومی مطلق را با یک تنظیم نسبتاً ساده ثابت کرد.

برتری کوانتومی در محاسبات کوانتومی، بالقوه دستگاه‌ها برای حل مشکلاتی است که کامپیوترهای کلاسیکا از انجام آن ناتوان هستند.

این تکنیک جدید چه نوع کاربردهایی می‌تواند داشته باشد؟

تصويربرداري نوري، تشخيص نويز و استفاده از كليدهاي رمزنگاري تنها چند روش تخصصي هستند كه در آن اندازه‌گيري‌هاي بدون روش بر اساس روش‌هاي قديمي كمتر قابل استفاده است. این جدید و بهبود یافته‌ها می‌توانند به طور قابل توجهی به کارایی این فرآیندها توجه کنند.

پروفسور پارائوانو می‌گوید: روش ما در محاسبات کوانتومی می‌تواند برای تشخیص حالت‌های مایکروویو-فوتون در محاسبات خاص استفاده شود. این می‌تواند به عنوان یک روش بسیار کارآمد برای ایجاد اطلاعات بدون ایجاد اختلال در عملکرد عملکرد کوانتومی در نظر گرفته شود.

این گروه پژوهشی تحت رهبری پروفسور پارائوانو همچنین در آزمایش روش‌های جدید دیگری برای پردازش اطلاعات مانند محاسبات کوانتومی خلاف واقع و ارتباطات خلاف واقع هستند که شامل ارتباط دو نفر بدون مبادله ذره‌ای است و در نتیجه یک محاسبه بدون اجرای رایانه به دست می‌آید. .

محاسبات کوانتومی خلاف واقع(counterfactual quantum computation) روشی برای استنتاج نتیجه یک محاسبه بدون اجرای واقعی یک رایانه کوانتومی است.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام



منبع