مبدأ عدم اليقين في Heisenberg غير قابل للكسر. عثر هؤلاء الفيزيائيون على ثغرة
الحكمة الفيزيائية القديمة يمكن أن تصبح بسيطة. خذ ، على سبيل المثال ، أن فكرة أن أكبر عمومًا أفضل لمرصد العلوم المعقدة. ولكن هناك شخص آخر يتجول فيه الباحثون بشكل غير مدرك ، على الرغم من معدل نجاحه المثير للإعجاب: عندما لا يمكن كسر القاعدة ، لا تقاتلها. فقط اذهب.
في ورقة تقدم العلوم المنشورة اليوم ، قام الفيزيائيون بذلك. وجد الباحثون طريقة لتجنب مبدأ عدم اليقين في Heisenberg – وهي قاعدة ضخمة تملي ممر الجزيئات الكمومية – للوصول إلى “منطقة Goldilocks” لعدم اليقين التي تسمح للعلماء باستخراج المعلومات الأكثر صلة فقط من نظام الكم. هذا النهج العملي يمكن أن يفيد بشكل كبير التطورات المستقبلية في استشعار الكم للملاحة أو الطب أو علم الفلك ، وفقا للباحثين.
وقال كريستوف فالاهو ، المؤلف الرئيسي للدراسة والفيزيائي في جامعة سيدني في أستراليا ، لـ Gizmodo خلال مكالمة فيديو: “إننا نستغل حقًا هذا المفهوم المتمثل في تحريك عدم اليقين حوله”.
أوضح فالاهو أن الجسيم كان على المسطرة ، فلن يقيس النهج الجديد موقعه أو زخمه الدقيق. بدلاً من ذلك ، تتمثل الفكرة في قياس شيء يسمى الوضع المعياري للجسيم وزخمه ، وهو “متغيرات مختلفة تعطي نفس النوع من المعلومات”.
تجول حول Heisenberg
يملي مبدأ عدم اليقين Heisenberg ، الذي قدمه الفيزيائي المسماة في عام 1927 ، أنه من المستحيل إغلاق كل من المقاييس – تحديد الموقع والزخم – في نفس الوقت. ببساطة ، هناك مفاضلة بين الاثنين التي تظهر كسلوك أساسي للقياسات في ميكانيكا الكم.
وقال فالاهو إن النهج الجديد “يعيد توزيع عدم اليقين بطريقة تفيدنا”. إنه يضحى بالمعلومات “واسعة النطاق والعالمية”-الوضع الفعلي للجسيم وزخمه-لصورة أكثر وضوحًا للتغييرات الصغيرة في وضع الجسيم وزخمه. ستكون المعلومات الأخيرة أكثر صلة بالاستشعار الكمومي ، والذي يعتمد على القواعد الميكانيكية الكمومية للكشف عن إشارات صغيرة وتتبعها.
زواج الكم
للتحقق من صحة هذه الفكرة ، قام الفريق بتوظيف خبراء الحوسبة الكمومية لتطوير بروتوكول بناءً على مقاربته وورقة 2017 تحدد استراتيجية مماثلة. في النهاية ، وصل الباحثون إلى “نظام الكم المصمم” مستوحى من كل من الاستشعار الكمومي والحوسبة الكمومية ، وفقًا لما قاله فالاهو.
وقال فالاهو: “الحوسبة الكمية والاستشعار الكمي هما جانبان من نفس العملة”. “يحاول أحدهم التخلص من الضوضاء ؛ والآخر يحاول قياس الضوضاء أو الإشارة. من الناحية النظرية ، كلما كان بإمكانك قياس الإشارة بشكل أفضل ، كان من الأفضل تصحيح الضوضاء أيضًا. لذلك غالبًا ما تعمل جنبًا إلى جنب.”
على وجه التحديد ، أرادوا معرفة ما إذا كانت تقنية الاستشعار الجديدة يمكن أن تساعد الباحثين على التمييز بين إشارات صغيرة بين الضوضاء التي تحفز الأخطاء في كمبيوتر الكم. لسرورهم ، قاموا بقياس الموضع المعياري وزخم أيون محاصر داخل الكمبيوتر الكم.
وقال فالاهو: “إنها طريقة مختلفة اختلافًا أساسيًا للنظر في الاستشعار الكمومي-باستخدام رموز تصحيح الأخطاء الكمومية تقليديًا الآن لاستشعار الكم”. “نعتقد أن هذه تقنية تمكين [that may] تفرخ المزيد من التقنيات المترولوجية [and transform] كيف نقوم بالاستشعار الحالي. من خلال “التقنيات المتروولوجية” ، تشير فالاهو إلى الدراسة العلمية للقياس والأدوات المختلفة المستخدمة لاتخاذ قياسات دقيقة.
الأدب عن التكنولوجيا الكم ينمو بسرعات مذهلة. وقال فالاهو إنه وقت رائع لاستكشاف كيف يمكن أن تجتمع الحقول المختلفة لإنشاء حلول مبتكرة. تظهر العديد من الفرص ، ومن الصعب التركيز على واحدة – ولكن لا يوجد أدنى شك في أننا نعيش في وقت مثير لجميع الأشياء الكمية.
