فیزیکدانان کوانتومی وضعیت بی‌سابقه‌ای از ماده ایجاد کرده‌اند
یک جسم جامد از اتم هایی تشکیل شده است که کم و بیش در یک ساختار منظم قفل شده اند. از سوی دیگر، سیال از اتم هایی تشکیل شده است که می توانند آزادانه در اطراف و کنار یکدیگر جریان داشته باشند. اما اتم‌هایی را تصور کنید که منجمد نشده‌اند، مانند اتم‌هایی که در یک مایع هستند، اما در یک آشفتگی مغناطیسی دائماً در حال تغییر هستند.
سپس آنچه شما دارید حالت بی‌سابقه‌ای از ماده است، حالتی از غرابت کوانتومی که سیال اسپین کوانتومی نامیده می‌شود. اکنون محققان با دستکاری دقیق اتم ها توانسته اند این حالت را در آزمایشگاه ایجاد کنند. محققان کار خود را در مجله منتشر کردند علوم پایه در 2 دسامبر
دانشمندان سال ها در مورد تئوری های سیالات در حال چرخش بحث کرده اند. جولیا سمگینی، فیزیکدان و فوق دکترای دانشگاه هاروارد که پروژه تحقیقاتی را هماهنگ کرده و یکی از آنها بود، می گوید: «اما وقتی این نظریه پردازان اینجا در هاروارد سرانجام راهی برای تولید سیالات اسپین کوانتومی واقعی پیدا کردند، ما واقعاً به آن علاقه مند شدیم. از نویسندگان گزارش
تحت شرایط شدیدی که معمولاً روی زمین یافت نمی شود، قوانین مکانیک کوانتومی می تواند اتم ها را به انواع عجیب و غریب بپیچاند. به عنوان مثال، ماده منحط موجود در قلب ستارگان مرده مانند کوتوله های سفید یا ستاره های نوترونی را در نظر بگیرید، جایی که فشار شدید اتم ها را در حالت معلق ذرات زیر اتمی آماده می کند. یا، از سوی دیگر، میعانات بوز-انیشتین، که در آن بسیاری از اتم‌ها در دماهای بسیار پایین با هم ادغام می‌شوند و به عنوان یکی عمل می‌کنند (آفرینش آن برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2001 شد).
سیال اسپین کوانتومی آخرین ورود به این مجموعه از حالت های دخمه است. اتم های آن در هیچ حالت منظمی منجمد نمی شوند و دائما در جریان هستند.
[Related: IBM’s latest quantum chip breaks the elusive 100-qubit barrier]
"اسپین" در نام به ویژگی ذاتی هر ذره - بالا یا پایین - اشاره دارد که میدان های مغناطیسی ایجاد می کند. با یک آهنربای معمولی، تمام چرخش ها به ترتیب به بالا یا پایین اشاره می کنند. از سوی دیگر، در مایعی با چرخش کوانتومی، چرخش سوم تصویر وجود دارد. این امر از تشکیل میدان های مغناطیسی منسجم جلوگیری می کند.
این، همراه با قوانین باطنی مکانیک کوانتومی، به این معنی است که چرخش ها به طور مداوم در موقعیت های مختلف در یک زمان هستند. اگر فقط به چند ذره نگاه کنید، تشخیص اینکه آیا سیال کوانتومی دارید یا اگر چنین است، چه خواصی دارد دشوار است.
سیالات اسپین کوانتومی برای اولین بار در سال 1973 توسط فیزیکدانی به نام فیلیپ دبلیو اندرسون تئوری شد و فیزیکدانان از آن زمان در تلاش هستند تا به این موضوع بپردازند. «آزمایش‌های مختلف... سعی در ایجاد و مشاهده این نوع شرایط داشته‌اند. میخائیل لوکین، فیزیکدان دانشگاه هاروارد و یکی از نویسندگان مقاله، می‌گوید: «اما در واقع یک چالش بزرگ بود.
محققان هاروارد ابزار جدیدی را در زرادخانه خود داشتند: چیزی که آنها آن را "شبیه ساز کوانتومی قابل برنامه ریزی" می نامند. در اصل، این ماشینی است که به آنها اجازه می دهد با اتم های جداگانه بازی کنند. با استفاده از پرتوهای لیزر متمرکز ویژه، محققان می توانند اتم ها را در اطراف یک شبکه دو بعدی مانند آهن ربا روی تخته سفید مخلوط کنند.
سمگینی گفت: ما می توانیم موقعیت هر اتم را به صورت جداگانه کنترل کنیم. "ما می توانیم آنها را به صورت جداگانه در هر شکل یا شکلی که بخواهیم قرار دهیم."
علاوه بر این، برای تعیین اینکه آیا آنها واقعاً یک سیال اسپین کوانتومی ایجاد کرده اند یا خیر، محققان از چیزی به نام درهم تنیدگی کوانتومی استفاده کردند. آنها به اتم هایی که شروع به تعامل کردند انرژی دادند: تغییرات در خواص یک اتم در دیگری منعکس خواهد شد. با بررسی این ارتباطات، محققان تایید لازم را یافتند.
همه اینها ممکن است به نظر ایجاد ماده انتزاعی به خاطر ماده انتزاعی باشد - اما این بخشی از جذابیت است. لوکین گفت: "ما می توانیم به نوعی او را لمس کنیم، او را نوک بزنیم، با او بازی کنیم، حتی با او به این شکل صحبت کنیم، او را دستکاری کنیم و کاری کنیم که هر کاری می خواهیم انجام دهد." "این واقعا هیجان انگیز است."
اما دانشمندان بر این باورند که سیالات اسپین کوانتومی نیز کاربردهای ارزشمندی دارند. کافی است وارد حوزه کامپیوترهای کوانتومی شوید.
کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که از همتایان سنتی خود پیشی بگیرند. در مقایسه با رایانه‌های امروزی، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند شبیه‌سازی‌های بهتری از سیستم‌هایی مانند مولکول‌ها ایجاد کنند و محاسبات خاص را بسیار سریع‌تر انجام دهند.
اما آنچه دانشمندان به‌عنوان بلوک‌های سازنده رایانه‌های کوانتومی استفاده می‌کنند، ممکن است چیزی را به‌جا بگذارد. این بلوک‌ها که کیوبیت نامیده می‌شوند، اغلب چیزهایی مانند ذرات منفرد یا هسته‌های اتمی هستند - که به کوچک‌ترین نوسانات دما یا نویز حساس هستند. سیالات دوار کوانتومی، با اطلاعات ذخیره شده در نحوه چیدمان آنها، می توانند کیوبیت های کمتری باشند.
Semegini می‌گوید اگر محققان بتوانند ثابت کنند که سیال اسپین کوانتومی می‌تواند به عنوان کیوبیت استفاده شود، می‌تواند به نوع جدیدی از کامپیوتر کوانتومی منجر شود.
[ad_2]