کمک ابررایانه‌ها به مرتبط کردن درهم تنیدگی کوانتومی با قهوه سرد!

فیزیکدانان نظری از کالج "ترینیتی"(Trinity) دوبلین ارتباط عمیقی بین یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های مکانیک کوانتومی یعنی درهم تنیدگی کوانتومی و گرمازدایی(فرآیندی که مواد برای رسیدن به تعادل گرمایی طی می‌کنند) پیدا کرده‌اند.

به گزارش ایسنا و به نقل از فیز، همه ما با گرمازدایی آشنا هستیم. به عنوان مثال کافی است به اینکه چطور یک فنجان قهوه با گذشت زمان به دمای اتاق می‌رسد، فکر کنید.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

اما درهم تنیدگی کوانتومی داستانی متفاوت است.

با این حال مطالعاتی که توسط "مارلون برنس" دانشجوی دکترا و پروفسور "جان گولد" از کالج ترینیتی با همکاری "سیلویا پاپالاردی" و پروفسور "الساندرو سیلوا" از ایتالیا انجام شده است، نشان می‌دهد که چگونه این دو با هم مرتبط هستند.

در دانش فیزیک، اصطلاح تعادل گرمایی هم در یک معنای عمومی در مباحث معمولی فیزیک و هم در یک معنای اختصاصی در مبحث ترمودینامیک به‌ کار می‌رود. در ادبیات عمومی فیزیک، منظور از تعادل گرمایی، حالات پایدار دما هستند که ممکن است در ابعاد فضایی یا زمانی مطرح شود. معنای آن در موقعیت‌های مختلف تفاوت می‌کند. در دانش ترمودینامیک، تعادل گرمایی ممکن است در دو معنای تخصصی مختلف به‌ کار رود. یکی به معنای تعادل گرمایی در خود یک سیستم و دیگری رابطه حالات فیزیکی بین دو جسم. تعادل گرمایی در درون یک سیستم به این معنی است که دما در درون سیستم هم از نظر فضایی و هم از نظر زمانی یکنواخت است.

از طرفی درهم تنیدگی کوانتومی می‌گوید در سامانه‌های مرکب با وضعیت‌هایی مواجه می‌شویم که در آن اجزای سامانه دارای هیچ ویژگی نیستند، بلکه فقط سامانه کل دارای دسته‌ای از ویژگی‌ها است. به زبان ساده و به عنوان اولین مثال تاریخی، درهم‌تنیدگی، جفت شدن خواص مکانیکی دو ذره است، ذراتی که پیش‌تر با یکدیگر در اندرکنش بوده و سپس از یکدیگر جدا شده‌اند، به دلیل دارا بودن ویژگی درهم‌تنیدگی مشاهده اولین ذره منجر به تغییر آنی ذره دوم می‌گردد. درهم تنیدگی برای ذراتی همچون فوتون‌ها، الکترون‌ها و حتی مولکول‌ها رخ می‌دهد. این اندرکنش فیزیکی مربوط به خواصی نظیر مکان، تکانه، اسپین، قطبش و غیره است، به گونه‌ای که با تعیین هریک از خواص برای یکی از دو ذره همان خاصیت در دیگری تعیین می‌شود. به عبارت دیگر هر یک از ذرات جفت شده به خوبی توسط حالت کوانتومی مشابه توصیف می‌شوند.

پروفسور "گولد" سرپرست این گروه تحقیقاتی با بیان اهمیت این کشف، توضیح داد: درهم تنیدگی کوانتومی یک ویژگی درکی غیرمستقیم از مکانیک کوانتومی است که این امکان را می‌دهد تا ذره‌هایی که در بعضی مواقع با یکدیگر در تعامل بوده‌اند به شکلی با هم تنیده شوند که به صورت کلاسیک امکانپذیر نیست. اندازه گیری‌ها روی یک ذره بر نتایج اندازه گیری دیگر ذرات اثر می‌گذارد، حتی اگر آنها چندین سال نوری از هم فاصله داشته باشند. اینشتین این اثر را "عمل شبح وار در فاصله"(spooky action at a distance) نامیده است.

"گولد" افزود: معلوم می‌شود که درهم تنیدگی تنها شبح‌وار نیست، بلکه در حقیقت همه‌گیر است و در همه‌ جا وجود دارد و در واقع چیزی که حتی بیشتر از همه شگفت‌انگیز است این است که ما در عصری زندگی می‌کنیم که فناوری در حال شروع به بهره برداری از این ویژگی برای اجرای شاهکارهایی است که تا همین چند سال پیش غیرممکن تصور می‌شد. این فناوری‌های کوانتومی با همکاری و تلاش شرکت‌هایی مانند گوگل و آی‌بی‌ام به سرعت در حال توسعه است.

اما ارتباط همه این‌ها با قهوه سرد چیست؟

پروفسور "گولد" توضیح می‌دهد: هنگامی که شما یک فنجان قهوه آماده می‌کنید و برای مدتی آن را رها می‌کنید، قهوه به دمای محیط اطراف می‌رسد و خنک می‌شود. این اثر گرمازدایی است. در فیزیک می‌گوییم که این روند غیرقابل برگشت است. همانطور که می‌دانیم قهوه ما وقتی خنک می‌شود دوباره بدون اعمال حرارت گرم نمی‌شود. چگونگی برگشت ناپذیری و رفتار حرارتی در سیستم‌های فیزیکی چیزی است که من را به عنوان یک دانشمند مجذوب خود می‌کند، زیرا در مقیاس‌های کوچک به اندازه اتم‌ها بسیار جذاب است. در علم فیزیک، مکانیک آماری نظریه‌ای است که هدف از آن درک این فرآیند از منظر میکروسکوپی است.

بنابراین ارتباط این‌ها با درهم تنیدگی و نتایج دانشمندان چه می‌گوید؟

"گولد" ادامه داد: در مکانیک آماری روش‌های مختلفی وجود دارد که به عنوان اثرات کلی شناخته می‌شوند و در آنها می‌توانید نحوه گرمازدایی یک سیستم را توصیف کنید. آنچه ما در کار خود نشان می‌دهیم این است که نه تنها درهم تنیدگی در این فرآیند وجود دارد، بلکه ساختار آن بسته به اینکه چه روشی برای توصیف سیستم خود انتخاب می‌کنید، بسیار متفاوت است. بنابراین به ما راهی برای آزمایش سوالات مبنایی در مکانیک آماری می‌دهد. این ایده کلی است و می‌تواند برای طیف وسیعی از سیستم‌ها به کوچکی چند اتم و به بزرگی سیاه‌چاله‌ها کاربرد داشته باشد.

"مارلون برنس" از ابررایانه‌ها برای شبیه‌سازی سیستم‌های کوانتومی برای آزمایش این ایده استفاده کرده است.

وی یک متخصص عددی است، می‌گوید: شبیه سازی‌های عددی که من برای این پروژه انجام دادم، نهایتِ چیزی است که در حال حاضر می‌توان در سطح محاسبات با کارایی بالا انجام داد. این شبیه سازی‌ها به عنوان یک نتیجه اساسی خوب به ما کمک کرد تا مرزهای این نوع روش محاسباتی را گسترش دهیم و بدانیم که کدهای ما در بالاترین سطح هستند.

این مطالعه در مجله معتبر Physical Review Letters منتشر شده است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: ابررايانه قهوه درهم تنیدگی کوانتومی درهم تنیدگی کوانتومی شبیه سازی یک سیستم سیستم ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۲۶۷۵۸۱۸۲ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

سفیر آمریکا در سازمان ملل از سخنرانی در دانشگاه ورمونت محروم شد

به گزارش گروه سیاست خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از هیل، دانشجویان معترضی که در همراهی با موج حمایت از فلسطین، در دانشگاه ایالت ورمونت تحصن کرده‌اند، در مجاب کردن این مرکز آموزش عالی به پذیرفتن خواسته‌هایشان به یک پیروزی بزرگ دست یافتند؛ چراکه ریاست این دانشگاه با لغو سخنرانی «لیندا توماس- گرینفیلد» سفیر آمریکا در سازمان ملل در جشن فارغ‌‎التحصیلی دانشجویان موافقت کرده است.

این یکی از خواسته‌‎های اصلی دانشجویان دانشگاه ورمونت به دلیل نقش گرینفیلد در وتوی مکرر قطعنامه‌های سازمان ملل با موضوع آتش‌بس در غزه بوده است.

«سورش گاریملا» رئیس دانشگاه ورمونت، در پیامی با اشاره به ادامه اعتراضات در این دانشگاه اعلام کرد: «با کمال تأسف می‌گویم که سخنران برنامه ریزی شده خانم سفیر لیندا توماس-گرینفیلد، در دانشگاه لغو شده است.»

همزمان، دانشجویان معترض در واکنش به لغو سخنرانی سفیر آمریکا، از این رویداد استقبال کردند و توماس-گرینفیلد را جنایتکار جنگی خواندند.

به گزارش آنا، اعتراضات در آمریکا طیف گسترده‌ای از دانشجویان و اساتید طرف‌دار فلسطین را که عمدتاً در حوزه‌های مرتبط با ادیان یهودی و مسلمان پژوهش می‌کنند، با خود همراه کرده است. گروه‌هایی که این اعتراضات را سازماندهی می‌کنند شامل «دانشجویان برای عدالت در فلسطین» و «صدای یهودیان برای صلح» هستند. 

خواسته‌های خاص معترضان تا حدودی از دانشگاه به دانشگاه متفاوت است. محور اصلی خواسته‌های دانشجویان در سراسر دانشگاه‌هایی که اعتراضات در آن آغاز شده، آتش‌بس دائمی در غزه، پایان‌دادن به کمک‌های نظامی ایالات متحده به اسرائیل و قطع همکاری دانشگاه‌ها با شرکت‌های مرتبط با سازندگان اسلحه است که از جنگ سود می‌برند.

در برخی دانشگاه‌های آمریکا نیز، خواسته‌های صنفی در میانه اعتراضات گزارش شده است.

بر همین اساس، تقاضای اصلی این است که دانشگاه‌ها از خدمات مالی شرکت‌های مرتبط با اسرائیل یا شرکت‌هایی که از جنگ با حماس سود می‌ببرند، صرف‌نظر کنند. اما رؤسای دانشگاه‌ها تا حد زیادی از پذیرش این تقاضا‌ها خودداری کردند حال آنکه برخی کارشناسان معتقدند دانشگاه‌ها احتمالاً سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در شرکت‌های اسلحه‌سازی ندارند. اما در برخی دانشگاه‌ها، خواسته‌های دانشجویان، قطع همکاری‌های پژوهشی با صنایع دفاعی آمریکا و اسرائیل را نیز شامل می‌شود.

انتهای پیام/

مریم خرمائی