العلماء يحدثون قفزة في محاكاة جسيمات الكم

تاريخ النشر : 13/01/2019 التعليقات :0 الاعجابات :0 المشاهدات :633

Scientists make leap in simulating quantum particles

المخلص

نظرية الكم هي حجر الأساس في الفيزياء الحديثة حيث أنها تفسر سلوك انفصال الجسيمات مثل مدار الإلكترونات في الذرات

 

بحث جديد في نظرية الكم يقاد بواسطة أكاديميون مدرسة الفيزياء بجامعة سانت أندرو( University of St Andrews) ، يمكن أن يغير وسيلة تنبؤ العلماء بسلوك الجسيمات الكمومية.

 

نظرية الكم هي حجر الأساس في الفيزياء الحديثة، حيث أنها تفسر سلوك انفصال الجسيمات، مثل مدار الإلكترونات في الذرات، ذلك يوضح أن الجسيمات الكمومية لديها قدرة عظيمة لتطوير التطبيقات مثل الحواسيب الكمية القوية ذات القدرة على حل المشاكل المعقدة بشكل أسرع من الحواسيب التقليدية.

 

في السنوات الحديثة، أصبحت إمكانية استخدام حالة الجسيمات الكمومية للحفاظ على المعلومات حقيقة في المختبرات. قاد ذلك إلى التطوير في معالجات الكم المصنوعة فقط من القليل من البت الكمومي –كيوبت (qubite)-الجسيمات التي تخزن حالة كمومية معينة. بعكس البايتات في الحواسيب التقليدية، التي تكون إما صفر أو واحد، الكيوبت يكون تراكب( superposition) للصفر والواحد في الوقت نفسه.

 

فإذا تمت الحسابات في هذا التراكب،  فإنها تسمح لبعض المشاكل كالبحث عن قاعدة البيانات أن تتم بصورة أسرع مقارنة بالحواسيب التقليدية.

 

دراسة جديدة نشرت في حوارات الطبيعة ( Nature communications) ( الاثنين 20 أغسطس) والتي سلطت الضوء على سلوك الكيوبت الفردية، متيحة بذلك إمكانية لمزيد من المحاكاة الدقيقة للأجيال القادمة من معالجات الكم والتي قد تسمح بتبصرات جديدة في ميكانيكا الكم و تطوير الحواسيب الكمومية القوية.

 

قاد الدراسة الفيزيائيين النظريين د. براندون لوفيت ( Brendon Lovett) و د. جونثان كيلينج ( Jonathan Keeling)، اللذان لاحظا انه في حال سلك الكيوبت الحقيقي نفس سلوك الكيوبت القياسي فإن التنقيب لبناء حاسوب كمومي قد يكون سهل.

 

من ناحية أخرى ، وبعكس نماذج الكيوبت القياسي ، الكيوبت الواقعي حقيقة لا ينفصل أبداً ، بل يتفاعل باستمرار بعدد شاسع من الجسيمات في العالم. هذا يعني أن محاولة خلق نموذج رياضي عن سلوك الكيوبت صعب جداً، في حين أننا الآن نحتاج أن نحافظ على تتبع مسار ما يفعله بقية العالم كذلك. فعل ذلك بوضوح يتطلب كمية من المعلومات التي لا يمكن تخزينها حتى في اكبر الحواسيب لدينا. لتجنب ذلك، يُستخدم عادة النموذج البسيط للتفاعل بين الكيوبت الفردي و بقية العالم. لكن ذلك قد يتسبب في فقدان تأثيرات مهمة.

 

صرّح الدكتور لوفيت ” وجد بحثنا طريقة جديدة ومبتكرة لحفظ أجزاء المعلومات الأكثر صلة ، سامحاً بوصف دقيق لسلوك الكيوبت حتى في الحواسيب المحمولة الاعتيادية. هذا العمل لم يسمح فقط بفتح إمكانيات محاكاة أكثر دقة للأجيال التالية من المعالجات الكمومية، إنما قد يسمح لنا بالتبصر بكيفية عمل الميكانيكا الكمومية عند وضع العديد من الجسيمات مع بعضها البعض”.

 

 

ترجمة: نوران توفيق العميري

Twitter @NuranTawfiq

مراجعة: خالد الصالحي

Twitter @khalooodeeee

المصدر:

Phys.org – News and Articles on Science and Technology

.


شاركنا رأيك طباعة