مشخص کردن مرز دنیای کوانتومی و کلاسیکی تنها با یک نرم افزار فشرده سازی!

2

فیزیک کوانتومی به پدیده های اسرار آمیز و چالش برانگیزش، شهرت دارد. اما یافته ی بسیار عجیب تر اینکه  یک نرم افزار ساده ی Zip که به احتمال زیاد روی کامپیوتر شما نصب است، می تواند مرز دنیای کوانتومی و کلاسیکی را نشان دهد. با دیپ لوک همراه باشید…

دانشمندان روش جدیدی برای نشان دادن تفاوت بین دنیای کوانتومی و کلاسیکی پیدا کرده اند. در این روش، نیاز به هیچ ابزار پیچیده ای نیست و فقط با یک نرم افزار ساده ی فشرده سازی می توان اینکار را انجام داد. آنها نشان دادند با به کارگیری یک نرم افزار فشرده سازی برای داده های تجربی، می توان گذر سیستم از مرز دنیای کوانتومی و کلاسیکی را تشخیص داد. نتیجه ی این پژوهش جالب در ژورنال New Journal of Physics منتشر شد.

این تکنیک به طور ویژه، درهم تنیدگی کوانتومی بین ذرات را نشان می دهد.در آزمایش هایی که روی جفت ذرات درهم تنیده (مانند جفت فوتون ها) انجام می شود، یکی از ذرات نور، اندازه گیری شده و نتایج تصادفی به دست می آید. یعنی یک فوتون با احتمال ۵۰ درصد، دارای جهت رو به بالا یا رو به پایین است و با اندازه گیری فوتون دیگر، باز هم همان نتیجه بدست می آید.

یک رابطه ی ریاضی به نام قضیه ی بل، نشان می دهد که نتایج فیزیک کوانتومی، با احتمالی بیشتر از چیزی که فیزیک کلاسیکی پیش بینی می کند، بدست می دهد. این نتیجه در پژوهش های قبلی و فقط برای یک جفت ذره، آزمایش شده است،بنابراین دانشمندان باید احتمالات دیگر را به طور آماری و با اندازه گیری بسیاری از جفت های دیگر بررسی کنند. تنها زمانیکه هر جفت ذره، یکسان بوده و مستقل از سایرین، اندازه گیری شوند، دو موقعیت یکسان خواهیم داشت. با تکنیک جدیدی که دانشمندان در این مقاله معرفی کردند، اندازه گیری ها، به همین روش انجام می شوند، اما این بار نتایج بدست آمده به جای تبدیل به احتمالات، به صورت داده های خام (به شکل لیست های ۰ و ۱) و به طور مستقیم به عنوان ورودی وارد نرم افزار فشرده سازی می شوند. الگوریتم فشرده سازی با تشخیص الگوهایی در داده ها و سپس رمزگشایی آنها با یک شیوه ی کارآمدتر، انجام می شود. وقتی همین الگوریتم به داده های حاصل از آزمایش، اعمال می شود، همبستگی های بدست آمده از درهم تنیدگی کوانتومی، ظاهر می شوند.

در بخش نظری این پژوهش، دانشمندان روی رابطه ی مربوط به قضیه ی بل که مبتنی بر “اختلاف فشردگی نرمال شده” بین زیرمجموعه های داده هاست، کار کردند. اگر کائنات، کلاسیکی باشد، این کمیت، باید کمتر از صفر باشد. اما دانشمندان نشان دادند که فیزیک کوانتومی اجازه می دهد این مقدار تا ۰٫۲۴ برسد و به این شکل، مرز دنیای کوانتومی و کلاسیکی مشخص می شود. تیمی از محققان برای درستی این ایده، جمع شدند. این تیم، ابتدا داده هایی از اندازه گیری های هزاران فوتون در هم تنیده را جمع آوری کردند. سپس یک الگوریتم فشرده سازی متن باز، مانند الگوریتم زنجیره ای لمپل-زیو-مارکوف را برای محاسبه ی اختلاف فشردگی نرمال شده، استفاده کردند. (این الگوریتم در نرم افزار محبوب ۷-zip به کار رفته است). آنها یک مقدار بیشتر از صفر را پیدا کردند:  ۰٫۰۴۹۴ ± ۰٫۰۰۷۶ که ثابت می کرد سیستم آنها از مرز دنیای کلاسیکی، عبور کرده است! این مقدار،کمتر از ماکسیمم مقداری است که پیش بینی شده بود، زیرا فشردگی به حد نظری نمی رسد و حالت های کوانتومی نمی توانند به طور کامل تولید و تشخیص داده شوند.

هنوز واضح نیست که این تکنیک جدید، چه کابردهای عملی خواهد داشت، اما محققان رویکرد الگوریتمی خود را برای ساخت تصویرهای فیزیکی جالب تری از کائنات ادامه می دهند. در حال حاضر گرایش زیادی برای نگاه کردن به سیستم ها و فرآیندهای فیزیکی به عنوان برنامه هایی که روی اجزای سازنده ی کائنات، اجرا می شوند، وجود دارد.

برگرفته از: iopscience

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.

گفتگو۲ دیدگاه

ارسال نظر


*