Fizikçiler benzersiz bir yönüne yeni bakış açıları sunan tuhaf bir paradoks ortaya koydular. kuantum mekaniğipotansiyel olarak araştırmacıların “egzotik” hakkında daha derin bir anlayış kazanmalarına yardımcı oluyor kuantum gizemleri.
Uluslararası bir ekip, onlarca yıldır fizikçilerin gözünden kaçan bir paradoksun uzun zamandır aranan bir versiyonunun peşindeyken, fotonların 37’de eşzamanlı olarak var göründüğü koşulları başarılı bir şekilde gösterdiklerini söylüyor. boyutlar.
Bulgular geçen yıl ortaya çıkan bir çalışmanın odak noktasıydı. Bilim Gelişmeleri.
Bağlamsallık ve Kuantum Tuhaflıkları
Kuantum mekaniği fenomenolojisinde bağlamsallık, bir kuantum sisteminin özelliklerinin ölçümünün, onlarla birlikte ölçülen diğer faktörlere nasıl bağlı olduğunu açıklar ve böylece bu ölçümler için “bağlam” sağlar. Esasen bu, gerçekliğimizin önceden var olan değerlere sahip olmak yerine bu bağlamsal ölçüm bileşenine bağlı olduğu anlamına gelir.
Bu, sektör için önemli bir zorluk teşkil ediyor klasik fiziğin bir zamanlar sahip olunan sezgileriÇevremizdeki dünyanın sabit özelliklere sahip olduğunu ve onu pasif gözlemciler olarak deneyimlediğimizi savunuyordu. Bu yabancı gerçeklik düzeyine işaret eden kuantum tuhaflıklarının iyi bilinen bir örneği: kuantum dolaşıklığıBir parçacığın özelliklerinin ölçülmesi onun ölçümlerini etkilediğinde dolaşmış arkadaşmesafeye bakılmaksızın.
Einstein’ın yerinde bir şekilde şöyle tanımladığı bu tuhaf kuantum mekansızlığı fenomeni:uzaktan ürkütücü eylemNesnelerin öncelikli olarak yakın çevrelerinden etkilendiği klasik fikirlere aykırıdır.
Kuantum teorisindeki bağlamsallığın bir kanıtı, parçacık durumları gibi en az üç alt sistemin dahil olduğu koşullar altında kuantum dolaşıklığını tanımlayan Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) paradoksları olarak bilinenleri içerir. Bu sözde GHZ durumlarının (adlarını ilk kez tanımlayan üç bilim insanından almıştır) öngörülen sonuçları, klasik görüşlerden türetilen tüm yerel teorilerle temelden çelişmektedir.
Ancak, yayınlanan çalışmanın yazarlarına göre Bilim Gelişmeleri Geçen yıl, olayları mümkün olan en az sayıda bağlamda sunabilen ve böylece klasik olmayan fiziğin en iyi kanıtını sunabilen GHZ tipi bir paradoks arayışı, bilim adamlarının onlarca yıldır gözünden kaçtı.
Anlaşılması Zor Bir Paradoksun İzinde
Bunun üstesinden gelmek için araştırmacılar temel bir soruyla başladılar: GHZ tipi bir paradoksta tanımlanan tüm olayları açıklayacak en az sayıda bağlam ne olabilir? Aranan değere “bağlam-örtü sayısı” (ekibe göre, “bağlam sayısı” olarak bilinen ayrı bir değerden yapılan bir ayrım) olarak atıfta bulunan ekip, bu değerin iki temel nedenden dolayı GHZ tipi paradoksları tanımlamada potansiyel olarak yararlı olabileceğini savundu.
Ekip geçen yıl şunları yazdı: “İlk olarak, bağlam dışı eşitsizliklere dönüştürüldüğünde, daha az sayıda bağlam kapsamına sahip GHZ tipi bir paradoks, daha büyük bir ihlal oranına neden oluyor.” “İkincisi, GHZ tipi bir paradoksu gözlemlemek için, gereken temel olay olasılık gruplarının sayısı aynı zamanda bağlam kapsamının sayısına da eşittir.”
Bu nedenle, mümkün olan en az sayıda bağlam kapsamına sahip GHZ tipi bir paradoksun, kuantum hesaplama uygulamalarında çok yararlı olabilecek, klasik olmayan olaylara ilişkin potansiyel olarak güçlü kanıtlar sunabileceği sonucuna vardılar. Bununla birlikte, söz konusu paradoksun bu kadar güçlü bir biçimi, fizikçiler için neredeyse otuz yıldır anlaşılması zor bir konu olarak kaldı ve bu, ekibin ele almaya çalıştığı bir konu.
Gizemin Grafiği
Bunu başarmak için ekip, kuantum korelasyonlarına yönelik grafik-teorik yaklaşımdan ilham alarak, belirli kriterleri karşılayan grafikler kullanarak GHZ paradokslarını oluşturmak için benzersiz bir yöntem geliştirdi.
Bu yaklaşımda araştırmacılar, çeşitli sonuçları ölçmelerine olanak tanıyan ve böylece klasik fiziksel fenomenlerin sınırlarını kuantum sonrası davranışlarla ilişkilendiren, ayrıcalıklılık grafikleri olarak bilinen grafikleri kullanır. Geçmişte bunun, araştırmacıların yerel olmama ve bağlamsallık içeren olguları daha iyi anlamalarına yardımcı olan güçlü bir araç olduğu kanıtlanmıştır.
Çalışmanın yazarları şöyle yazıyor: “Bugüne kadar, bildiğimiz kadarıyla GHZ tipi paradoksu bu yaklaşımla incelemek için doğrudan bir yöntem oluşturulmadı.”
Ekip, “Bu yönteme dayanarak, bir dizi 37 boyutlu ölçümle gerçekleştirilebilecek üç bağlamlı GHZ tipi bir paradoksu açıkça kısıtladık” dedi. Daha sonra ekip, paradokstaki tüm yüksek boyutlu ölçüm olasılıklarını yeniden üretmelerini sağlayan özel bir fotonik işlemci kullanarak üç bağlamlı GHZ tipi paradoksu inceledi.
Egzotik Sistemleri Anlamaya Doğru
Ekip, sonuçlarının, bu tür araştırmalar için benzer optik sistemleri kullanma potansiyelinin ayrıntılandırılmasına ve ayrıca kuantum hesaplama uygulamalarının temelini oluşturan egzotik kuantum korelasyonlarının keşfedilmesine yardımcı olduğunu söylüyor.
Çalışmanın yazarları, “Sonuçlarımız, en egzotik kuantum korelasyonları ile yüksek derecede simetriye sahip grafikler arasındaki bağlantıyı vurguluyor ve diğer güçlü kuantum korelasyon biçimlerinin araştırılmasına ışık tutabilir” diye yazıyor.
Buna ek olarak, gelecekte, araştırmalarının potansiyel olarak umut verici bir sonucunun, üç bağlamlı GHZ paradoksunda gözlemlenen önemli klasik olmayan durumu bir tür kuantum avantajına dönüştürmeyi içerebileceğini savunuyorlar ve sığ devrelerdeki kuantum avantajının bağlamsallığa dayalı olarak zaten gerçekleştiğini belirtiyorlar.
Ekip şu sonuca varıyor: “Bulgularımızın yüksek boyutlu sistemlerde daha da güçlü kuantum avantajları oluşturmak için kullanılabileceğini umuyoruz.”
Takımın çalışmak“Zaman alanlı bir optik işlemciyle kuantum korelasyonlarının sınırlarının keşfedilmesi” yayınlandı Bilim Gelişmeleri.
Micah Hanks, The Debrief’in Genel Yayın Yönetmeni ve Kurucu Ortağıdır. Uzay ve astronomi odaklı bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun süredir muhabirlik yapan kendisine şu adresten ulaşılabilir: [email protected]. Onu X’te takip et @MicahHanksve micahhanks.com.
