از زمان پیدایش مکانیک کوانتومی، تلاش برای درک اندازه‌گیری‌ها منبعی غنی از شیفتگی فکری بوده است. اندازه گیری بدون تعامل یک امر اساسی است اثر کوانتومی به موجب آن وجود یک جسم حساس به نور بدون برگشت ناپذیر تعیین می شود جذب فوتون.
در مطالعه ای که ارتباط بین دنیای کوانتومی و کلاسیک را بررسی می کند، دانشمندان از دانشگاه آلتو یک راه جدید و بسیار مؤثرتر برای انجام آزمایش‌های بدون تعامل کشف کرده‌اند. آنها مفهوم تشخیص بدون تعامل منسجم را پیشنهاد کردند و آن را به صورت تجربی نشان دادند.
آنها از یک دستگاه ترانسمون ابررسانا سه سطحی برای تشخیص وجود پالس های مایکروویو تولید شده توسط ابزارهای کلاسیک استفاده کردند. دستگاه‌های ترانسمون مدارهای ابررسانایی هستند که نسبتاً بزرگ هستند اما همچنان رفتار کوانتومی نشان می‌دهند.
آنتون زایلینگر، یکی از برندگان جایزه نوبل فیزیک 2022، اولین کسی بود که ایده آزمایش بدون تعامل با استفاده از اپتیک را به صورت تجربی اجرا کرد.
گئورگه سورین پارائوانو از دانشگاه آلتو گفت: ما مجبور بودیم این مفهوم را با ابزارهای آزمایشی مختلف موجود برای دستگاه‌های ابررسانا تطبیق دهیم. به همین دلیل، ما همچنین مجبور شدیم پروتکل استاندارد بدون تعامل را به طور اساسی تغییر دهیم: با استفاده از سطح انرژی بالاتر ترانسمون، لایه دیگری از "کوانتومی" را اضافه کردیم. سپس از آن استفاده کردیم انسجام کوانتومی سیستم سه سطحی حاصل به عنوان یک منبع.
انسجام کوانتومی - این امکان که یک جسم بتواند دو حالت مختلف را به طور همزمان اشغال کند - ظریف است و به راحتی فرو می ریزد. از این رو، بلافاصله مشخص نبود که پروتکل جدید کار کند.
برای دانشمندان تعجب آور است که در پروتکل آنها، انسجام کوانتومی به عنوان یک منبع عمل می کند و احتمال موفقیت آشکارسازی بسیار بالایی را به همراه دارد. اولین نمایش آزمایش افزایش قابل توجهی در کارایی تشخیص را نشان داد.
آنها چندین بار به تابلوی نقاشی برگشتند تا همه چیز را دوباره بررسی کنند و مدل های تئوری را اجرا کردند. مدل‌ها نتایج خود را تأیید کردند - در واقع اثر وجود داشت.
شروتی دوگرا از دانشگاه آلتو گفت: ما همچنین نشان دادیم که حتی پالس های مایکروویو بسیار کم توان را می توان با استفاده از پروتکل ما به طور موثر تشخیص داد.
این آزمایش همچنین روش جدیدی را برای استفاده از دستگاه‌های کوانتومی برای به دست آوردن مزیت نسبت به دستگاه‌های کلاسیک نشان داد - یک مزیت کوانتومی. اجماع مرسوم در میان دانشمندان این است که دستیابی به یک مزیت کوانتومی نیاز دارد کامپیوترهای کوانتومی با تعداد بیشماری کیوبیت. با این حال، این آزمایش یک مزیت کوانتومی واقعی را با یک تنظیم نسبتا ساده ثابت کرد.
پارائوآنو گفت:, در محاسبات کوانتومی، روش ما می‌تواند برای تشخیص حالت‌های فوتون مایکروویو در عناصر حافظه خاص استفاده شود. این می تواند به عنوان یک روش بسیار کارآمد برای استخراج اطلاعات بدون ایجاد اختلال در عملکرد پردازنده کوانتومی در نظر گرفته شود.
دانشمندان با استفاده از رویکرد جدید خود، اکنون در حال بررسی سایر اشکال عجیب و غریب پردازش اطلاعات مانند ارتباطات خلاف واقع (ارتباط بین دو طرف بدون انتقال ذرات فیزیکی) و محاسبات کوانتومی خلاف واقع (که در آن نتیجه یک محاسبات در واقع بدون اجرای عملیات به دست می‌آید) هستند. کامپیوتر).
مرجع مجله:
- Dogra, S., McCord, JJ & Paraoanu, GS تشخیص منسجم بدون تعامل پالس های مایکروویو با مدار ابررسانا. Nat Commun 13، 7528 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-35049-Z
