الگوریتمی که توضیح می‌دهد سیستم‌های کوانتومی چگونه کلاسیکی به نظر می‌رسند؟

الگوریتمی که توضیح می‌دهد سیستم‌های کوانتومی چگونه کلاسیکی به نظر می‌رسند؟

دانشمندان آزمایشگاه ملی لوس آلاموس، الگوریتم کوانتومی جدیدی را توسعه داده اند که فهم ما را از گذار کوانتومی به کلاسیکی واضح‌تر می‌کند و می‌تواند به مدلسازی سیستم‌‌‌های کوانتومی و کلاسیکی کمک کند؛ همچنین قادر به حل سوالاتی درباره‌ی نحوه‌ی اعمال مکانیک کوانتومی به اشیای بزرگ‌مقیاس است.

پاتریک کولز (Patrick Coles) از گروه فیزیک ماده چگال و سیستم‌های پیچیده در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس می‌گوید:

انتقال کوانتوم به کلاسیک زمانی اتفاق می‌افتد که ذرات بیشتر و بیشتری را به سیستم کوانتومی اضافه کنید. مثل این می‌ماند که اثرات عجیب‌غریب کوانتومی سیستم از بین می‌روند و رفتار‌های کلاسیکی‌تر سیستم شروع می‌شوند. استفاده از یک کامپیوتر کلاسیکی برای مطالعه‌ی گذار کوانتومی به کلاسیکی در این سیستم‌ها، واقعا غیر ممکن است. ما ‌توانستیم این روند را با الگوریتم خودمان و یک کامپیوتر کوانتومی متشکل از چند صد کیوبیت مطالعه کنیم.

پاسخ به سوالات درباره‌ی گذار کوانتومی به کلاسیکی، دشوار است. این مسئله در مورد سیستم‌های با بیش از چند اتم، با شتاب زیادی، رام‌نشدنی می‌شود. تعداد معادلات آنها به ازای اضافه شدن هر اتم، به طور نمایی رشد می‌کند. مثلا پروتئین‌ها که دارای رشته‌های طولانی مولکولی هستند، بسته به نحوه‌ی تا خوردنشان، متفاوت هستند. هرچند پروتئین‌ها می‌توانند مولکول‌های نسبتا بزرگی باشند، اما هنوز به قدر کافی کوچک هستند به گونه‌ای که گذار کوانتومی به کلاسیکی و الگوریتم‌هایی کنترل کننده‌ی آن، برای درک  و پیش‌بینی تاشدگی پروتئین‌ها اهمیت زیادی دارد.

محققان به منظور مطالعه‌ی جنبه‌های گذار کوانتومی به کلاسیکی روی یک کامپیوتر کوانتومی، ابتدا نیاز به روشی دارند که مشخص کند یک سیستم کوانتومی، تا چه اندازه، کلاسیکی رفتار می‌کند. اجسام کوانتومی هم خاصیت ذره ای و هم موجی دارند. بعضی ذرات کوانتومی مانند توپ‌های کوچک بیلیارد با یکدیگر برهمکنش می‌کنند و برخی دیگر به صورت امواج اقیانوسی با یکدیگر ترکیب می‌شوند تا تداخل می‌کنند و امواج بزرگتری ایجاد کنند یا حتی یکدیگر را از بین ببرند. تداخل موج گونه، ‌یک اثر کوانتومی است. خوشبختانه، وقتی تداخلی وجود ندارد، یک سیستم کوانتومی را می‌توان به جای روش‌های بسیار چالش‌برانگیز کوانتومی، با احتمالات کلاسیکی بصری توصیف کرد.

الگوریتم جدید محققان تعیین می‌کند که یک سیستم کوانتومی به چه میزان، کلاسیکی رفتار می‌کند. نتیجه‌ی این الگوریتم، ابزاری است که می‌تواند برای جستجوی کلاسیکی بودن در سیستم‌های کوانتومی مورد استفاده قرار گیرد و در نهایت بفهمد سیستم‌های کوانتومی در زندگی روزمره‌ی ما، چگونه کلاسیکی به نظر می‌رسند!


مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: phys.org
كلمات كليدي :
گذار کوانتومی به کلاسیکی , کامپیوتر کوانتومی , الگوریتم کوانتومی
 
امتیاز دهی