موفقیت پژوهشگران چین در شبیه‌سازی یک حالت کوانتومی

به گزارش مجله خبری نگار،پژوهشگران چین با دستیابی به موفقیت در شبیه‌سازی یک حالت کوانتومی پیچیده با استفاده از فوتون، گام مهمی را در جهت بازگشایی پتانسیل محاسبات کوانتومی برداشته‌اند.

به نقل از چاینا دیلی، پژوهشگران «دانشگاه علم و فناوری چین» (USTC) با موفقیت «اثر کسری کوانتومی هال» (Fractional quantum Hall effect) را با کمک فوتون‌ها درک کرده‌اند. این اثر پیشتر فقط در الکترون‌ها و تحت شرایط ویژه مشاهده شده بود.

اثر کسری کوانتومی هال که اولین بار در سال ۱۹۸۱ کشف شد، از رفتار الکترون‌ها در یک ماده خاص تحت یک میدان مغناطیسی قوی ناشی می‌شود. مشاهده این پدیده، هدف اصلی پژوهش‌های صورت‌گرفته پیرامون فیزیک ماده متراکم بوده است.

این گروه پژوهشی به سرپرستی «لو چائویانگ» (Lu Chaoyang) و «پان جیانوی» (Pan Jianwei) اساتید دانشگاه علم و فناوری چین، سیستمی را متشکل از ۱۶ جعبه فوتون میکروسکوپی روی یک تراشه کوچک طراحی کردند که یک فوتون را در هر جعبه محصور می‌کند. این روش نوآورانه برای شبیه‌سازی کوانتومی به آن‌ها امکان داد تا حالت کوانتومی مورد نظر را به صورت مصنوعی ایجاد کنند.

جیانوی گفت: این فناوری موسوم به شبیه‌سازی کوانتومی، مولفه کلیدی انقلاب کوانتومی دوم است و انتظار می‌رود در آینده نزدیک در محاسبات کوانتومی نیز به کار گرفته شود.

شبیه‌سازی کوانتومی، یک روش قوی را برای درک و دستکاری سیستم‌های کوانتومی پیچیده ارائه می‌دهد و راه را برای پیشرفت در پردازش اطلاعات کوانتومی هموار می‌کند. جیانوی گفت: ما می‌توانیم اتم‌ها را بر اساس تقاضا و طراحی ترکیب کنیم تا یک راه کاملا جدید را برای درک جهان ارائه دهیم. این روش به ما امکان می‌دهد تا به طور فعال ماشین‌های کوانتومی را از پایه بسازیم و به توسعه فناوری‌های کاملا جدید کمک کنیم.

مطالعه اثر هال به طور سنتی به شرایط آزمایشی سختگیرانه مانند دما‌های بسیار پایین و مواد با خلوص بالا نیاز دارد، اما روش گروه دانشگاه علم و فناوری چین با استفاده از فوتون به جای الکترون، بر این محدودیت‌ها غلبه کرد.

لو گفت: با این سیستم فوتون مصنوعی می‌توان به توانایی کنترل دست یافت که به انعطاف‌پذیری و کنترل‌پذیری بالاتر کمک می‌کند. این سیستم به ما امکان می‌دهد تا به طور دقیق هر مولفه را تنظیم کنیم و درک عمیق‌تری را درباره سیستم‌های کوانتومی به دست آوریم.

لو تاکید کرد که پژوهش آن‌ها فصل جدیدی را در کاوش پدیده‌های کوانتومی عجیب آغاز کرده است. وی افزود: با استفاده از جعبه‌های فوتون مصنوعی به عنوان واحد‌های پایه می‌توانیم حالت‌های کوانتومی عجیب‌تری را ایجاد کنیم که به طور طبیعی در جهان ما وجود ندارند. این کار، روزنه‌هایی را به روی بررسی و کشف پدیده‌های علمی کاملا جدید در آینده باز می‌کند.

این پژوهش در مجله «Science» به چاپ رسید.