کشف راه جدیدی مبتنی بر هندسه ی اطلاعات برای تعیین حد سرعت کوانتومی

0

حد سرعت کوانتومی ، مفهومی است که نشان می دهد تکنولوژی های کوانتومی، با چه سرعتی می توانند کار کنند و همانطور که از نامش برمی آید، نشان دهنده ی محدودیت هایی است که در برابر افزایش سرعت انتقال یک سیستم کوانتومی از یک حالت به حالت دیگر، وجود دارد. این انتقال به یک زمان مینیمم (به طور معمول در مقیاس نانوثانیه) نیاز دارد. این بدان معناست که مثلا یک کامپیوتر کوانتومی بتواند محاسبات کوانتومی را با یک سرعت معین انجام دهد. در مقاله ای که دو روز پیش در ژورنال Physical Review X منتشر شد، دانشمندان دریافتند که برای سیستم های مختلف کوانتومی، حدهای سرعت کوانتومی متفاوتی هم وجود دارد. با دیپ لوک همراه باشید…

در این مقاله ی تازه، فیزیکدانان انگلیسی و برزیلی، با استفاده از تکنیک های هندسه ی اطلاعات، نشان داده اند که تعداد نامحدودی از حدهای سرعت کوانتومی وجود دارد. آنها همچنین نشان دادند که کدامیک از این حدهای سرعت کوانتومی ، دقیق تر است یا به عبارت دیگر، کدام حد سرعت، مقیدترین کران پایین را بدست می دهد. محققان معتقدند جستجوی یک حد سرعت کوانتومی نهایی، به ماهیت خود زمان، بستگی دارد.

در سالهای اخیر، برای درک مفاهیم بنیادی مکانیک کوانتومی مانند زمان و همچنین برای به کارگیری تکنولوژی های کوانتومی، فعالیت های آزمایشگاهی و نظری زیادی انجام شده است. سوالی اساسی که بنیان این دو زمینه را تشکیل می دهد و در واقع آنها را در هم می آمیزد، این است که یک سیستم کوانتومی با چه سرعتی می تواند در زمان تکامل یابد؟ حد سرعت کوانتومی ، کلید حل این معماست.

همانطور که در بالا گفته شد، منظور از حد سرعت کوانتومی ، سرعت انتقال یک سیستم کوانتومی بین دو حالت است. اما چگونه این سرعت را پیدا کنیم؟ برای پاسخ به این سوال باید بتوانیم دو حالت را از یکدیگر تمیز دهیم. چندین راه برای تمیزدادن دو حالت، وجود دارد. در واقع یافته ی دانشمندان در این مقاله، مربوط به کشف یک راه جدید برای تمیزدادن دو حالت کوانتومی است. آنها از یک روش جالب مبتنی بر هندسه ی اطلاعات استفاده کرده اند. از نظر هندسی، دو حالت تمیزپذیر را می توان با دو نقطه روی سطح یک شی (مثلا یک کره) مشخص کرد.

پژوهش های قبلی، نشان داده اند که تعداد نامحدودی روش برای اندازه گیری تمیزپذیری دو حالت کوانتومی، وجود دارد، اما در این پژوهش، فیزیکدانان نشان دادند که هر یک از این روش ها، متناظر با یک حد سرعت کوانتومی متفاوت، هستند. برای تعیین دقیق ترین حد سرعت کوانتومی، کوتاهترین فاصله ی بین دو نقطه یا دو حالت، اندازه گیری می شود که به آن، ژئودسیک (geodesic) می گویند. یک حد سرعت کوانتومی ، به گونه ای تعیین می شود که مقیدترین کران را برای دینامیک مربوطه بدهد و در واقع مناسب ترین ژئودسیک را برای مسیر دینامیکی داده شده، داشته باشد.

این پژوهش، اکثر نتایج قبلی را در یک چارچوب تازه و یگانه، متحد می کند. دانشمندان مقیدترین کران های حدهای سرعت کوانتومی را برای برخی از نمونه های مرتبط بدست آورند. آنها همچنین نشان دادند کران هایی که قبلا برای نمونه های دیگر، پیشنهاد شده بود، کاملا درست و بهینه هستند و کران های مقیدتر از آنها وجود ندارد. این پژوهش، اثر مهمی بر اطلاعات، محاسبات و شبیه سازی کوانتومی خواهد گذاشت. محققان امیدوارند بتوانند در آینده، حدهای سرعت کوانتومی را با استفاده از تکنیک های رزونانس مغناطیسی هسته (NMR)، بدست آورند.

دانلود مقاله ی 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.

ارسال نظر


*