دیدن اجسام بدون نگاه‌کردن به آن‌ها، دستاورد جدید حوزه کوانتوم

انسان‌ها جهان اطراف خود را به این دلیل می‌بینند که نور توسط سلول‌های تخصصی شبکیه چشم جذب می‌شود. اما آیا دیدن محیط اطراف ما می‌تواند بدون هیچ گونه جذبی و حتی بدون یک ذره نور اتفاق بیفتد؟ دانشمندان اکنون با کمک تکنیک‌های کوانتوم به پیشرفت جدیدی دست یافته‌اند که این موضوع را عملی می‌کند.

در مطالعه‌ای که ارتباط بین دنیای کوانتومی و کلاسیک را بررسی می‌کند، دانشمندان دانشگاه آلتو، راهی جدید و بسیار مؤثرتر برای انجام آزمایش‌های بدون تعامل کشف کرده‌اند. این تیم از دستگاه‌های ترانسمون که رفتارهای کوانتومی را نشان می‌دهد، برای تشخیص وجود پالس‌های مایکروویو تولید شده توسط ابزارهای کلاسیک استفاده کرده‌اند. هدف اصلی تحقیق آن‌ها که در مجله Nature Communications منتشر شده، دیدن محیط اطراف بدون نگاه‌کردن به آن است!

محققان توضیح می‌دهند: «مجبور بودیم تا این مفهوم را با ابزارهای آزمایشی مختلف موجود برای دستگاه‌های ابررسان تطبیق دهیم. به‌همین‌دلیل، ما مجبور شدیم پروتکل استاندارد بدون تعامل را به روشی مهم تغییر دهیم: با استفاده از سطح انرژی بالاتر ارنسمون، لایه دیگری از «کوانتوم» را اضافه کردیم. سپس از انسجام کوانتومی سیستم سه‌سطحی به‌عنوان یک منبع استفاده کردیم.»

انسجام کوانتومی به این امکان اشاره دارد که یک جسم می‌تواند هم‌زمان دو حالت مختلف را به خود اختصاص دهد. بااین‌حال، انسجام کوانتومی ظریف است و به‌راحتی فرو می‌ریزد؛ بنابراین مشخص نبود که پروتکل جدید کار می‌کند یا خیر.

بنابراین تیم محققان اولین آزمایش‌های خود را انجام دادند که نتایج به‌دست آمده از آن‌ها تأثیرگذاری این روش را نشان می‌داد: «ما همچنین نشان دادیم که حتی پالس‌های مایکروویو بسیار کم‌توان را می‌توان با استفاده از پروتکل ما به‌طور مؤثر تشخیص داد.»

آزمایش آن‌ها همچنین روش جدیدی را نشان داد که در آن دستگاه‌های کوانتومی می‌توانند به نتایجی دست پیدا کنند که دستیابی به آن‌ها برای دستگاه‌های کلاسیک غیرممکن است؛ چیزی که به‌عنوان مزیت کوانتومی از آن یاد می‌شود. هرچند محققان عموماً باور دارند که دستیابی به مزیت کوانتومی به رایانه‌های کوانتومی با کیوبیت‌های زیاد نیاز دارد، اما در این آزمایش، مزیت کوانتومی با استفاده از سیستم نسبتاً ساده‌تری نشان داده شد.

ارزیابی‌های بدون تعامل مبتنی بر روش‌های قدیمی‌تر کمتر، در برخی فرایندهای تخصصی مانند تصویربرداری نوری، تشخیص نویز و توزیع کلید رمزنگاری کاربرد پیدا کرده‌اند. روش جدید و بهبود یافته می‌تواند کارایی این فرایندها را به‌طور چشمگیری افزایش دهد.

۵۸۵۸