دانشمندان به کمک اثر زنو کوانتومی ثابت کردند: مشاهده بیشتر، خطای کمتر!

4

تیمی از دانشمندان موسسه کوانتومی دلفت به طور تجربی، ثابت کردند که می توان خطای محاسبات کوانتومی را با مشاهده بیشتر بیت های کوانتومی، کاهش داد. همانطور که بارها اشاره کرده ایم، کامپیوترهای کوانتومی با بیت های کوانتومی کار می کنند که بر خلاف بیت های کلاسیکی می توانند به طور همزمان، هر دو مقدار صفر و یک را داشته باشند. طبیعتا چنین سیستم های کوانتومی، بسیار حساس هستند. در واقع آنها به طور پیوسته و به صورت کنترل نشده ای با محیط، برهمکنش می کنند و نتیجه آن است که خطا ذر محاسبات پدید می آید. این در حالیست که تشخیص و تعیین خطای کوانتومی برای کار کردن یک کامپیوتر کوانتومی، ضروری است. در پژوهشی که دو روز پیش در ژورنال معتبر Nature Communications منتشر شد، دانشمندان تلاش کردند تا چنین خطاهایی را به کمک اثر زنو کوانتومی کاهش دهند. با دیپ لوک همراه باشید…

پارادوکس زنو ، اثر زنو کوانتومی و الماس

اجازه دهید ببنیم نام زنو از کجا نشات گرفته است: حدود ۲۴۰۰ سال پیش، فیلسوفی یونانی به نام زنو در تایید مکتب پارمندیس (فیلسوف پیشاسقراطی) تعدادی پارادوکس را مطرح کرد. او بر اساس این پارادوکس ها، ادعا می کرد که تغییر و در نهایت حرکت، چیزی جز یک خطای حسی نیست! سه پارادوکس مشهور او در مورد حرکت، عبارتند از آشیل و لاک پشت، تقسیم کننده و تیر (پیکان). زنو، پارادوکس تیر را چنین بیان می کند: تصور کنید( تیری را به سمت نشانه ای پرتاب کنیم، اگر زمانیکه تیر در هوا در حال پرواز است، به آن نگاه کنیم، آن را در یک مکان ثابت خواهیم دید، چند لحظه ی بعد و دقیقا قبل از برخورد به هدف، اگر باز هم به تیر نگاه کنیم، باز هم آن را به صورت ساکن خواهیم دید. بنابراین اگر پس از رها کردن تیر تا زمان برخورد آن به هدف، مانند شکل زیر، هر لحظه به تیر نگاه کنیم، آن را ثابت خواهیم دید؛ در نتیجه تیر همیشه ثابت است و حرکتی نمی کند! (در واقع منظور زنو این بود که در هر لحظه از مسیر تیر از آن اسکرین شات بگیرید!! که در نتیجه حرکتی مشاهده نخواهید کرد)

اثر زنو کوانتومیدر مکانیک کلاسیکی، پارادوکس تیر با محاسبات دیفرانسیلی، حل شده، اما در مکانیک کوانتومی، مشاهده ی سیستم، واقعا آن را تغییر می دهد که به آن، اثر زنو کوانتومی گفته می شوذ. اگر یک مشاهده پذیر یک حالت کوانتومی، اندازه گیری شود، سیستم، یک ویژه حالت آن مشاهده پذیر را می گیرد (تصویر می شود). مثلا، اگر یک کیوبیت در یک برهم نهی از دو حالت صفر و یک، مشاهده شود، کیوبیت، یکی از دو مقدار صفر یا یک خواهد گرفت و اگر باز هم به طور مکرر آن را مشاهده کنیم، حالت کوانتومی آن تغییر نخواهد کرد، به عبارتی، کیوبیت در همان حالت فریز می شود!

محققان کوانتومی به طور تجربی، زیرفضاهای زنو کوانتومی را با استفاده از سه اسپین هسته ای در الماس، تولید کردند. محققان نشان دادند که می توان اطلاعات کوانتومی را با افزایش تعداد اندازه گیری ها محافظت کرد. این پژوهش، بررسی نقش متقابل مشاهدات (اندازه گیری های) مکرر و محیط های متنوع نوفه را امکان پذیر می کند.

دانلود مقاله اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

گفتگو۴ دیدگاه

  1. جعفر کاظم بیگی

    فوق العاده عالی بود(زنو عجب متفکری بوده)سپاس از شما
    البته بنظر میرسد که موضوع رابطه نتایج کوانتومی وتعداد مشاهدات ،گام های نخست را برمیدارد.

  2. سلام.
    اینکه در هر گام بخوایم مشاهده داشته باشیم باعث نمیشه که نتابج کوانتومی کاملا مشابه کلاسیکی اون بشه!!!!؟چون با هر مشاهده رمبش رو داریم و دیگه بر هم نهی که خاص پیمایش کوانتومی هست رو نداریم.

    • ناهید سادات ریاحی

      زهرای عزیز، همون طور که در این پست اشاره کردیم، اندازه گیری یک مشاهده پذیر کوانتومی، حالت کوانتومی رو به یکی از ویژه مقادیر اون تصویر میکنه، اما دانشمندان اینجا از مشاهده پذیرهای مشترک (Joint observables) استفاده کردند، به این معنا که ویژگی های مشترک یک سیستم چدکیوبیتی را اندازه گیری می کنند و اینکار رو به کمک زیرگروها و زیرفضاهای زنویی انجام دادند. برای اطلاعات بیشتر، پیشنهاد میکنم، اصل مقاله رو مطالعه بفرمایید.

ارسال نظر


*