تشکیل گره‌های کوانتومی برای نخستین بار

تشکیل گره‌های کوانتومی برای نخستین بار

یک گروه بین‌المللی از فیزیکدانان برای نخستین بار موفق شده‌اند که گره‌های کوانتومی ایجاد کنند. این دستاورد به عنوان پیشرفتی اساسی در فیزیک کوانتوم به شمار می‌رود و ممکن است روزی در تغذیه‌ی سوپرکامپیوترهای آینده به کار بیاید.

البته گره زدن در سطح کوانتومی به سادگی گره زدن یک قایق به اسکله نیست! واقعیت این است که این گره‌ها در فرم‌های بسیار هادی از مواد کوانتومی ایجاد شده‌اند که این فرم‌ها به نام چگالش بوز اینیشتین یا BEC (Bose-Einstein Condensate) شناخته می‌شدند و بیشتر از اینکه همانند گره‌های متدوال باشند به شکل حلقه‌های دودی هستند. میک موتنن (Mikko Mottonen) سرپرست گروه پژوهشی می‌گوید:

برای ده‌ها سال فیزیکدانان از دیدگاه تئوری پیش‌بینی می‌کردند که ایجاد گره در میدان‌های کوانتومی ممکن است، اما هیچ‌کس تا کنون نتوانسته بود این کار را در عمل به انجام برساند. اکنون ما این پدیده‌های شگفت‌انگیز را پیش روی خود داریم و برای بررسی ویژگی‌های عجیب آنها بسیار مشتاق هستیم. گفتنی است که یافته‌ی ما به طور تاثیرگذاری با زمینه‌های گوناگون پژوهشی همچون کیهان‌شناسی، توان همجوشی و کامپیوترهای کوانتومی ارتباط پیدا می‌کند.

این گره‌های BEC با نام سالیتون‌های پرگره شناخته می‌شوند و یک حلقه‌ی ذره‌مانند شکل می‌دهند که این حلقه می‌تواند بدون تغییر شکل و با سرعت ثابت غلتش داشته باشد. وقتی که ابرشاره‌های BEC (برای نخستین بار ایجاد می‌شند از یک سری نقاط در فضا با آرایش ویژه به وجود می‌آیند. ترفندی که در روش‌های گره‌زنی وجود دارد این است که تلاش شود تا آرایش و چینش مذکور را با استفاده از میدان‌های مغناطیسی دقیق تغییر دهند؛ به قدری دقیق که دانشمندان مسئول این آزمایش هم در حرکت خود در محیط آزمایشگاه به خاطر احتمال دخالت در میدان مغناطیسی احتیاط می‌کردند.

به هر حال هرچند هم که درک و دریافت مفاهیم علمی مرتبط با این آزمایش بسیار سخت باشد،  اما دستاورد نهایی این آزمایش را می‌توانیم به سادگی دریابیم. این دستاورد عبارت است از گره‌های بسیار کوچکی که از یک سری دایره‌های قفل شده در هم تشکیل شده اند؛ دایره‌هایی که خود شبیه حلقه‌ها یا دونات‌هایی از دود هستند. گره‌های کوانتومی به دست آمده از نظر مکان‌شناسی (توپولوژیک) پایدار هستند، یعنی اینکه خود به خود از بین نمی‌روند و باید به اجزای کوچکتر شکسته شوند. اگر بخواهیم کمی ملموس‌تر صحبت کنیم و این گره‌ها را همانند بندهای کفش فرض کنیم آنگاه باید بگوییم که بندهایی که در این مسئله با آن روبرو هستیم نمی‌توانند با انگشت‌های دست و به راحتی گسسته شوند بلکه باید با قیچی بریده شوند. گره زدن این گره‌های کوانتومی زمانی کمتر از یک هزارم ثانیه صرف می‌کند. یکی از همکاران پژوهشی موتنن در این باره می‌گوید:

پس از پی بردن به چگونگی ایجاد نخستین گره کوانتومی ما در ادامه مهارت بیشتری در این کار به دست آوردیم. سرانجام توانستیم چندصد مورد از این گره‌های کوانتومی را ایجاد کنیم.

بحث‌هایی که در اینجا به آن اشاره شد از موارد بسیار شگفت‌انگیز و در عین حال رده‌بالای علمی هستند و احتمالا برای اینکه بتوانیم دستاوردهای این علوم را در زندگی روزمره ببینیم زمان زیادی را پیش رو داریم. پژوهشگران باور دارند که این یافته ممکن است به آنها در گسترش و توسعه‌ی کامپیوترهای کوانتومی کمک کنند و به این ترتیب شاهد بافته شدن کیوبیت‌ها در انواع مختلفی از گره‌ها با در نظر گرفتن نوع نیاز و وظیفه‌ی موجود خواهیم بود.


از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید