اندازه گیری ماده با یک فوتون!

0

دانشمندان با استفاده از فوتون ها، یعنی کوچکترین واحد نور، ایده ی بزرگی را برای اندازه گیری های فوق حساس گرانش، مغناطیس و سایر نیروها مطرح کرده اند. با دیپ لوک همراه باشید…

دکتر رود، فیزیکدان نظری در مرکز محاسبه ی کوانتومی و سیستم های هوشمند در دانشگاه صنعتی سیدنی، جزیی از ۶ تیمی است که اخیراً مقاله ای را در مورد اندازه گیری کوانتومی نوری در ژورنال Physical Review Letters چاپ کرده اند. دکتر رود می گوید: “ما موفق به کشف راهی برای اندازه گیری با استفاده از تنها یک فوتون شده ایم. ما یک سیستم ساده داریم که یک فوتون را در آن قرار می دهیم و آن را با استفاده از یک مدار کامل می کنیم و در نهایت، خروجی آن، یک اندازه گیری بسیار دقیق خواهد بود.” شاید بهترین قسمت این ایده ی بزرگ، استفاده از تکنولوژی های موجود است.

ذرات کوانتومی مانند فوتون، اندازه گیری بسیار دقیق تری نسبت به نورهای کلاسیکی مانند لیزر به دست می دهند. این ایده، کاربردهای زیادی دارد. مثلاً یکی از صنایعی که با استفاده از این ایده می توان بسیار به آن کمک کرد، صنعت معدن است. فرض کنید بخواهید اجزای زیر زمین را بدون حفر کردن، فقط اندازه گیری کنید. اگرچه میدان گرانشی ایجاد شده به وسیله ی یک تکه سنگ، کوچک است، اما اگر راه های دقیق اندازه گیری میدان گرانشی را در اختیار داشته باشیم، می توانیم یک دستگاه اندازه گیری را روی سطح زمین حرکت دهیم و با دیدن تفاوت در میدان های گرانشی، پی به وجود مواد متفاوت ببریم. اگر قادر به اندازه گیری دقیق تر میدان های مغناطیسی باشیم، با توجه به میدان های مغناطیسی مغز می توانیم در حوزه ی پزشکی، از این ایده، استفاده های بسیاری کنیم، مثلا میتوانیم آن را در یک دستگاه MRI به کار ببریم.

کاربرد دیگر این ایده در کامپیوترهای کوانتومی است. اگر کامپیوترهای کوانتومی به واقعیت بپیوندند (شرکت هایی مثل مایکروسافت و BMI در این زمینه سرمایه گذاری عظیمی کرده اند) تجزیه تحلیل داده ها در سه سوت انجام خواهد شد! مسائلی که ابرکامپیوترهای امروزی، حتی در مدت زمان عمر کل کائنات، قادر به حل آنها نیستند، با یک کامپیوتر کوانتومی در یک ثانیه حل خواهند شد. رمزنگاری RSA (که در بانکداری اینترنتی استفاده می شود) مبتنی بر این حقیقت است که یک کامپیوتر کلاسیکی باید بیلیون ها سال را صرف شکستن رمز کند و از آنجا که در این مدت احتمالا کل کائنات فنا شده (چه برسد به حساب بانکی من و شما!!) فرض می کنیم که اطلاعات ما کاملاً امن است! در حالیکه یک کامپیوتر کوانتومی می تواند این نوع رمز را در یک لحظه بشکند! این ایده، کاربردهای دیگری هم دارد: مثلاً در طراحی دارو. شبیه سازی برهمکنش ملکول ها برای کامپیوترهای کلاسیکی، بسیار پیچیده است، در حالیکه یک کامپیوتر کوانتومی به راحتی آن را شبیه سازی می کند. دکتر رود در کنفرانسی در بالتیمور اظهار داشت: ما برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی نوری راهی را یافته ایم که به جای نیاز به تریلیون عنصر نوری، تنها به ۳ عنصر نوری نیاز است و با بزرگتر شدن محاسبات، این عدد عوض نمی شود و همان ۳ باقی می ماند. اگرچه این این ایده بسیار هیجان انگیز است، اما چالش های زیادی را هم پیش رو دارد.

منبع: phys.org

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.

ارسال نظر


*