بصراحة ، حتى وقت قريب ، اعتقدت أننا كنا قريبين إلى حد ما من إنشاء كمبيوتر الكم والحوسبة الكمومية للأنظمة الحقيقية. اتضح أنه في حين أن هذا أشبه بحساب شكل حصان كروي في فراغ. علاوة على ذلك ، على الرغم من حقيقة أن شكل هذا "الحصان" كان معروفًا منذ البداية ، فإن النتيجة في بعض الأحيان تكون شيئًا بين "مكعب" و "قنديل البحر". والآن فقط بدأ الفيزيائيون يقتربون ببطء من شيء يبدو حقًا مثل الواقع.
لقد كنت مستنيرًا حول الإمكانيات الحقيقية للحسابات الميكانيكية الكمومية من قبل رئيس مختبر المواد الفائقة الموصلية في NUST MISiS ، البروفيسور أليكسي أوستينوف ، الذي تحدثنا معه عن نشر
مقال بمشاركته في اتصالات الطبيعة. اتضح أنه في النظام الكمي ، من المستحيل إدخال خسائر الطاقة بشكل صحيح. لكنهم كذلك ، وهذه الحقيقة ، التي تبرز في جميع الأدلة ، لا يمكن تجاهلها إلى أجل غير مسمى. علاوة على ذلك ، هم دائمًا هناك - أي قياس لنظام كمي يؤدي إلى تغييره ، ونتيجة لذلك ، تبادل الطاقة مع البيئة. أي أن أي نظام كمي مفتوح. وكيف يمكن للمرء ألا يأخذ في الاعتبار الخسائر؟
ومع ذلك ، من خلال الاختراعات الماكرة ، توصل الفيزيائيون إلى العديد من الخيارات لكيفية عدم فقدان الطاقة أثناء تفاعل كمية من الضوء والمادة. بادئ ذي بدء ، تذكروا أن أي مادة تقريبًا تتكون من ذرات تتفاعل بطريقة ما مع بعضها البعض. في كثير من الأحيان ، تشكل هذه الذرات نفسها روابط قوية إلى حد ما مع بعضها البعض وتتجمع في جزيئات. لكن الاعتبار الأخير ليس مهمًا جدًا بالنسبة لنا مثل حقيقة أن الروابط الجديدة تتشكل بين الذرات - الجزيئية. ويختلف طول هذا الاتصال مع دورية معينة. وفقًا لذلك ، يمكن وصف نظام من ذرتين حسابيًا كمذبذب توافقي. مع هذه المجموعة من المذبذبات التوافقية ، يتم تمثيل المادة في ميكانيكا الكم.
الممر التالي بيدي مشابه لما نهضت ابنتي الكبرى بشكل دوري عند حل مشاكل الهندسة ، قائلة: "دع هذه الزاوية تكون 30 درجة". يبدو الافتراض "السماح لقوة التفاعل لمقدار الضوء والمادة صغيرين بشكل لا يذكر" بنفس الطريقة تقريبًا. Steeper هو فقط عقيدة الكميين المعاصرين - معادلة شرودنغر ، والتي في حد ذاتها ليست مستنتجة ، ولكنها مفترضة. ومع ذلك ، جعلت ألعاب العقل هذه من الممكن وصف العمليات التي تحدث في الأنظمة الميكانيكية الكمومية بطريقة أو بأخرى. الكلمة الأساسية هنا بالطبع هي "بطريقة ما". يتضمن هذا التعريف أيضًا نموذج James-Cummings ، الذي يصف تفاعل واحد فقط ، وحتى ذرة ذات مستويين مع مذبذب واحد في ظل ظروف النظام المقيدة بشدة.
يبدو ، ما هي المشكلة؟ نظرًا لوجود تفاعل ، يجب أن نأخذه بعين الاعتبار. ولكن حتى بالنسبة لـ "الحصان الكروي في الفراغ" الموصوف أعلاه ، فإن معادلة شرودنغر التي تحاول في الواقع وصف هيكل الذرة ، يمكن حلها فقط لنظام "بروتون واحد - إلكترون واحد". كل شيء آخر هو تقريب. ومع ذلك ، أريد أن أفهم بالتفصيل ما يحدث في نفس الليزر ، على سبيل المثال. هذا إذا كان يتحدث عن كم سلمي. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي سوء فهم الخصائص الأساسية للأنظمة الكمومية إلى تسوية قنوات الاتصال على أساس طرق التشفير الكمومي. وهذه الحجة الارتيابية هي من ترسانة الجيش.
على الرغم من ، دعونا نتحدث عن التكنولوجيا السلمية. إن عملية الكم الأكثر سلمية هي التمثيل الضوئي. في الواقع ، أصبحت الآلية التي حاول علماء الفيزياء الكمومية فهمها. مرة أخرى ، بينما على أبسط نموذج - ذرة من مستويين ووضع واحد. ولكن مع الأخذ في الاعتبار بالفعل التفاعل القوي بين الضوء والمادة ، وهو ما يقرب من 60 ٪ من مستوى الطاقة. كما نتذكر ، في الحالات التي تكون فيها قوة التفاعل بين الضوء والمادة كبيرة ، لا توجد طرق حسابية. لذلك ، جاءت النمذجة لإنقاذ ، تسمى المحاكاة الكمومية. باستخدام دوائر فائقة التوصيل ، ابتكر العلماء نموذجًا يمكنك من خلاله رؤية مدى نشأة التفاعل القوي. يمكنك تتبعه بسبب نوع من الوقوع أو ، من الناحية العلمية ، الضربات - وهذا ليس فقط عندما يتذبذب المذبذب مع فترة معينة ، ولكن أيضًا عندما يبدأ حجم (اتساع) تذبذب المذبذب في التأرجح مع دورته (انظر الشكل أدناه). تم إصلاح هذه الإيقاعات في التجربة.
تسأل ، كيف أصبح معروفًا أن الضربات كان من المفترض أن تظهر هناك؟ مثل هذه الأنظمة البسيطة ، عندما يمكن للجسيم أن يقوم بانتقال طاقة واحد فقط بين المستويات ، لا يزال من الممكن حسابها على جهاز الكمبيوتر. شيء أكثر تعقيدًا يكاد يكون مستحيلًا. فقط مع الأقلام لتجميع نظام كيوبتات ، قم بتبريدها إلى مئات الأطنان من كلفن وأخذ القياسات. لذا تستمر قبو "MISiS" NUST في التحول بشكل دوري إلى أبرد مكان في موسكو.