👂🏽 ☝🏿 🎷 يمكن لنتائج البحث الجديدة تسريع تكنولوجيا الكم 🗒️ ♟️ 🖇️

يمكن تطبيق تقنيات Quantum في مجموعة متنوعة من المجالات: أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الاستشعار وأنظمة نمذجة التشفير ومعالجة الصور. لكن حجر العثرة هو الحاجة إلى تحقيق الموثوقية المناسبة من حيث سيطرة الدولة على مستوى الذرات والفوتونات ، وفقًا لـ Phys.org . غالبًا ما تُستخدم العملية الأدياباتية لإعداد نظام كمومي للعمل ، ولكن نظرًا لفقدانه والضوضاء البيئية ، غالبًا "يفقد النظام حالته الكمية".

من أجل تسريع التحضير وتقليل التلاشيطور الفيزيائيون ما يسمى بـ "الاختزال الأديباتي" (STA) ، والذي ينطبق على أي عملية انتقال إلى حالة كمومية. يكون الانتقال في حد ذاته أسرع بكثير من عند تطبيق العملية الحركية الكلاسيكية دون فقدان صفاته وخصائصه. تم تطوير هذا النهج في الأصل للأنظمة البسيطة التي تتكون من جسيم واحد ، ولكن تم توسيعه مؤخرًا إلى أنظمة العديد من الهيئات التي طبقت تطبيقات. ومع ذلك ، لا يزال استخدام STA في الأنظمة الكبيرة يمثل مشكلة بسبب تعقيد بنية هذا الأخير.

في تقرير جديد نشر في مجلة Physical Review Letters ، طور الفيزيائي ستيف كامبل من جامعة كوينز في بلفاست وزملاؤه من جامعة باليرمو والجامعة الوطنية في سنغافورة طريقة هجينة جديدة للحصول على حالات كمومية للأنظمة التي تتضمن العديد من الهيئات. وهو يتألف من الاستخدام الأمثل لـ STA. الميزة الرئيسية للطريقة الجديدة هي أنها تسمح بتحقيق أداء STA المثالي تقريبًا ، والذي يبسط إلى حد كبير إنتاج الحالات الكمية وفي نفس الوقت لا يتطلب فهمًا كاملاً لجميع الآليات والعمليات. تمكن العلماء من إثبات التكلفة المنخفضة إلى حد ما لتحقيق الحالات الكمية ، إلى جانب السرعة العالية ، مما يزيد من جاذبية STA.

يوضح عملنا أن حل مشكلة العديد من الأجسام الكموميةفئة LMG موجودة. قال كامبل: "لقد جذبت هذه المشكلة الكثير من الاهتمام من مختلف المجتمعات الفيزيائية التي تدرس الحالات الكمية للأجسام." "في سياق عملنا ، استرشدنا بمبدأ" اعرف عدوك عن طريق البصر "- هذا نهج نستخدم فيه مشاكل متناظرة ، يسمح لنا حلها بإنشاء نظام فعال لتقليل الكم"

كما أوضح الباحثون ، يمكن مقارنة تطورهم ، تقليل الكمية ، مع السائق الذي يجد أقصر طريقة للعمل. قال كامبل: "باختصار ، يمكن شرح عملنا حتى للشخص العادي بمساعدة المقارنات المفهومة". "لنفترض أنك تريد الانتقال من مكتبك إلى العمل بالسيارة ، ولكنك لا تريد الوقوف في زحمة مرورية على طريق سريع صباح يوم الاثنين. ستصل بلا شك إلى مكان عملك وتبدأ واجباتك ، ولكنك ستضيع الكثير من الوقت وهذا على الأرجح يعني أنك لن تتمكن من القيام إلا بنصف ما هو مخطط له في الصباح.

في النهاية ، تقرر قطع المسار على طول طريق الرسوم. نعم ، ستدفع القليل ، ولكنك ستتمكن من الوصول إلى مكان عملك في الوقت المحدد وقضاء وقت أقل بكثير: سيكون لديك الوقت للقيام بجميع أعمالك ، وسيكون رئيسك سعيدًا ، وستتلقى زيادة في الراتب ، وفي النهاية ، النفقات التي تكبدتها لدفع الطريق لم يعد يهم. "

إذا توقعت هذا الموقف ، حيث تصبح سيارتك نظامًا كموميًا في حالة جاهزة (أي أنها تقع عند نقطة المغادرة في منزلك) ، في العالم الكمي ، فلا يزال لديك خياران: الوقوف إلى أجل غير مسمى في حركة المرور على طريق سريع في التدفق العام أو قطع الطريق مع انكماش الكم. من وجهة نظر الطاقة المستهلكة ، سيكلف هذا قليلاً ، ولكنه سيسمح لك بتحقيق ما تريده عدة مرات أسرع.

بالنسبة للحالة الموصوفة مع شخص واحد ، فإن وصف هذه المشكلة مشابه لوضع نظام هيئة واحدة. لكن كامبل أشار إلى أنه بإضافة المزيد من "الركاب" إلى التيار ، أصبح الوضع أكثر تعقيدًا. هذا هو المكان الذي تنشأ فيه المشكلة لنظام العديد من الهيئات.

"عليك الآن أن تفعل الشيء نفسه مع زملائك في العمل. قال كامبل: "إنهم جميعًا يغادرون منازلهم في نفس الوقت ، ويذهبون جميعًا إلى المكتب ويواجه الجميع نفس المشاكل التي تواجهها". “مثل هذه المواقف نسمي المهمة للعديد من الهيئات. هذه مشكلة خطيرة وصعبة للغاية ، لأن كل من "يغادر المكتب" يحتاج إلى "الإقناع بدفع رسوم الطريق". إنه أمر صعب في العالم الحقيقي ، والآن تخيل مدى إشكالية المشكلة على مقياس العالم الكمي. حتى الآن ، طريقة الاختزال الكمي ، المعروفة باسم STA ، تحل مشكلة جسم واحد ، لكننا لا نعرف سوى القليل جدًا عن عدد منهم يعمل ".

لقد أثبت الباحثون أن طريقة الاختزال الكمي (STA) يمكن أن تعمل في أنظمة متعددة الأجسام ومن المحتمل أن تحتوي على مجموعة كبيرة من التطبيقات. في رأيهم ، يجب على الدول الآن الاستعداد لإدخال النظم الكمومية في المستقبل. يخطط العلماء لمواصلة البحث وتحديد التكلفة الحقيقية لـ "طريق المرور" ، أي لفهم مقدار الطاقة اللازمة لاستخدام STA في نظام من أجسام متعددة. يخططون أيضًا لاتخاذ الخطوات الأولى نحو إنشاء محرك كمومي باستخدام STA ، حيث ستنفذ الأنظمة متعددة الأجسام بعض الدورات الديناميكية الحرارية التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا.

يمكن لنتائج البحث الجديدة تسريع تكنولوجيا الكم

More articles: