دیجیاتو: فیزیکدانان دانشگاه آکسفورد با خلق نوع کاملاً جدیدی از حالت کوانتومی «گربه شرودینگر»، این مفهوم فیزیک را پیچیدهتر و عجیبتر از قبل کردند.
این دستاورد علمی با استفاده از اجزایی به دست آمده است که ماهیتی بسیار کوانتومی دارند و قواعد کلاسیک فیزیک را زیر پا میگذارند. نوآوری جذاب دانشمندان درهای جدیدی را به روی ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقاومتر، فناوریهای حسگر پیشرفته و درک عمیقتر از قوانین پنهان کیهان باز میکند.
آزمایش فکری «گربه شرودینگر» در سادهترین حالت به ما میگوید که یک شیء در دنیای کوانتوم میتواند همزمان در دو وضعیت کاملاً متضاد قرار داشته باشد. «اروین شرودینگر» در سال ۱۹۳۵ گربهای خیالی را درون یک جعبه دربسته تصور کرد که سرنوشت آن به یک اتم رادیواکتیو وابسته است. تا زمانی که در جعبه را باز نکرده و به داخل آن نگاه نینداختهاید، گربه همزمان هم زنده است و هم مرده؛ پدیدهای که در فیزیک به آن «برهمنهی کوانتومی» میگویند. اگرچه این فقط یک آزمایش فکری درباره یک گربه بود، اما دانشمندان سالهاست که در آزمایشگاههای واقعی، اتمها و ذرات نور را دقیقاً در همین وضعیت قرار میدهند؛ یعنی ذرهای که همزمان در دو حالت مختلف حضور دارد.
فرضیه جدید گربه شرودینگر برخلاف نسخههای آزمایشگاهی قبلی که از اجزای آشنا و برپایه فیزیک کلاسیک ساخته میشدند، از قطعاتی تشکیل شده است که خودشان ماهیتی کوانتومی و عجیب دارند. درواقع آنها نهتنها یک ذره را همزمان در دو حالت قرار دادند، بلکه اجزای سازنده این حالت را نیز از عجیبترین و پیچیدهترین حالتهای کوانتومی انتخاب کردند و خانواده کاملاً جدیدی از گربههای شرودینگر را به وجود آوردند.
پژوهشگران برای خلق این حالتهای پیچیده، از حرکت یک یون منفرد استرانسیوم-۸۸ درون یک تله نوری استفاده کردند تا دو سیستم مجزا را با هم ترکیب کنند. این یون دو ویژگی مهم دارد؛ حالت درونی آن مانند کیوبیت عمل میکند و حرکت فیزیکی آن به جلو و عقب، شبیه یک پاندول یا نوسانگر است.
محققان ابتدا با ایجاد فعلوانفعالاتی مهندسیشده، حالت کیوبیتی درون یون را با حرکت پاندولی آن در همتنیده کردند. سپس با انجام یک اندازهگیری دقیق در میانه کار، از این کیوبیت استفاده کردند تا حرکت پاندولی یون را دقیقاً به شکل دلخواه و هندسی خود درآورند. «سباستین سانر» (Sebastian Saner)، نویسنده ارشد این پژوهش، توضیح میدهد که این رویکرد جدید ابزاری در اختیار آنها قرار داد تا حالتهای کوانتومی را تقریباً به هر شکل عجیب و دلخواهی مجسم کنند.
این دستاورد به مهندسان کمک میکند تا کامپیوترهای کوانتومی قدرتمندتری بسازند که در برابر خطاهای محاسباتی مقاومت بسیار بیشتری دارند و از استراتژیهای تصحیح خطای سادهتری استفاده میکنند.
کامپیوترهای کوانتومی فعلی بسیار حساس و شکنندهاند و با کوچکترین نویز محیطی اطلاعات خود را از دست میدهند. اما استفاده از این حالتهای پیچیده و نوسانگر بهجای کیوبیتهای ساده، به سیستم اجازه میدهد تا اطلاعات را بسیار امنتر در خود ذخیره کند.
