تقنيات جديدة لقياسات دقيقة للأجسام الكمومية الدقيقة

[et_pb_section fb_built =”1″ admin_label=”section” _builder_version=”4.16″ global_colors_info=”{}”][et_pb_row admin_label=”row” _builder_version=”4.16″ الخلفية_حجم=”الأولي” خلفية_الموضع=”top_left” خلفية_كرر=”تكرار ” global_colors_info=”{}”][et_pb_column type=”4_4″ _builder_version=”4.16″ custom_padding=”|||” global_colors_info=”{}” custom_padding__hover=”|||”][et_pb_text admin_label=”Text” _builder_version=”4.16″ الخلفية_حجم=”initial” الخلفية_position=”top_left” الخلفية_repeat=”repeat” global_colors_info=”{}”]

حدد بحث جديد بقيادة فريق من العلماء في الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU) طريقة لتحقيق قياسات أكثر دقة للأجسام المجهرية باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية - وهي خطوة يمكن أن تكون مفيدة في مجموعة كبيرة من تقنيات الجيل التالي ، بما في ذلك الطب الحيوي الاستشعار.

يعد فحص الخصائص الفردية المختلفة لأداة يومية كبيرة مثل السيارة أمرًا بسيطًا إلى حد ما: فالسيارة لها موضع محدد جيدًا ولون وسرعة. ومع ذلك ، يصبح هذا الأمر أكثر تعقيدًا عند محاولة فحص الأجسام الكمومية المجهرية مثل الفوتونات - وهي جسيمات صغيرة جدًا من الضوء.

ذلك لأن خصائص معينة للأجسام الكمومية مرتبطة ببعضها ، وقياس خاصية ما يمكن أن يزعج خاصية أخرى. على سبيل المثال ، سيؤثر قياس موضع الإلكترون على سرعته والعكس صحيح.

تسمى هذه الخصائص بالخصائص المترافقة. هذا مظهر مباشر لمبدأ اللايقين الشهير لهايزنبرغ - ليس من الممكن قياس خاصيتين متقاربتين لجسم كمومي في وقت واحد بدقة اعتباطية.

وفقًا للمؤلف الرئيسي ودكتوراه ANU. الباحث لوركان كونلون ، هذا أحد التحديات المحددة لميكانيكا الكم.

"كنا قادرين على تصميم قياس لتحديد الخصائص المترافقة للأجسام الكمومية بشكل أكثر دقة. بشكل ملحوظ ، كان المتعاونون معنا قادرين على تنفيذ هذا القياس في مختبرات مختلفة حول العالم ، "قال كونلون.

"أكثر قياسات دقيقة ضرورية ، ويمكن أن تفتح بدورها إمكانيات جديدة لجميع أنواع التقنيات ، بما في ذلك الاستشعار الطبي الحيوي ، وتحديد المدى بالليزر ، والاتصالات الكمومية. "

تدور التقنية الجديدة حول شذوذ غريب في الأنظمة الكمومية ، يُعرف بالتشابك. وفقا للباحثين ، من خلال تشابك اثنين متطابقة كائنات كمومية وقياسها معًا ، يمكن للعلماء تحديد خصائصها بدقة أكبر مما لو تم قياسها بشكل فردي.

قال المؤلف المشارك الدكتور سيد أسعد: "من خلال تشابك نظامين كميين متطابقين ، يمكننا الحصول على مزيد من المعلومات". هناك بعض الضوضاء التي لا يمكن تجنبها المرتبطة بقياس أي خاصية للنظام الكمي. من خلال التشابك بين الاثنين ، يمكننا تقليل هذه الضوضاء والحصول على قياس أكثر دقة ".

من الناحية النظرية ، من الممكن تشابك وقياس ثلاثة أنظمة كمومية أو أكثر لتحقيق دقة أفضل ، ولكن في هذه الحالة ، فشلت التجارب في الاتفاق مع النظرية. ومع ذلك ، فإن المؤلفين واثقون من أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية في المستقبل ستكون قادرة على التغلب على هذه القيود.

قال كونلون: "ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تحتوي على كيوبتات مصححة للأخطاء قادرة على القياس بشكل مربح باستخدام المزيد والمزيد من النسخ في المستقبل".

وفقًا للبروفيسور بينج كوي لام ، كبير علماء الكم A * STAR في معهد أبحاث وهندسة المواد (IMRE) ، فإن إحدى نقاط القوة الرئيسية لهذا العمل هي أنه لا يزال من الممكن ملاحظة التحسين الكمي في السيناريوهات الصاخبة.

وقال: "بالنسبة للتطبيقات العملية ، مثل القياسات الطبية الحيوية ، من المهم أن نرى ميزة حتى عندما تكون الإشارة مضمنة حتمًا في بيئة حقيقية صاخبة".

تم إجراء الدراسة من قبل خبراء في مركز التميز في ARC للحساب الكمي وتكنولوجيا الاتصالات (CQC2T) ، بالتعاون مع باحثين من معهد A * STAR لأبحاث المواد والهندسة (IMRE) ، وجامعة جينا ، وجامعة إنسبروك ، وجامعة ماكواري. تعاونت Amazon Web Services من خلال توفير الدعم البحثي والمعماري ، وإتاحة جهاز Rigetti Aspen-9 باستخدام Amazon Bracket.

اختبر الباحثون نظريتهم على 19 جهاز كمبيوتر كمومي مختلف ، عبر ثلاث منصات مختلفة: فائقة التوصيل ، وحواسيب الأيونات المحتبسة ، وأجهزة الكمبيوتر الكمومية الضوئية. توجد هذه الأجهزة الرائدة عالميًا في جميع أنحاء أوروبا وأمريكا ويمكن الوصول إليها عبر السحابة ، مما يسمح للباحثين من جميع أنحاء العالم بالاتصال وإجراء البحوث المهمة.

[/ et_pb_text] [/ et_pb_column] [/ et_pb_row] [/ et_pb_section]