شبح در ماشین کوانتومی؛ دانشمندان به منبع قدرت بی‌پایان نزدیک شدند

دنیای کوانتوم همیشه عجیب بوده است، اما حالا دانشمندان با پدیده‌ای روبرو شده‌اند که آن را «هر-چیز-رونده» یا آنیون می‌نامند؛ ذراتی که می‌توانند کلید ساخت ابرکامپیوترهایی باشند که در چند ثانیه، مسائلی را حل می‌کنند که برای کامپیوترهای فعلی میلیون‌ها سال زمان می‌برد.

‌ موجودات دورگه در دنیای دو بعدی

به گزارش همشهری آنلاین، ما دهه‌هاست آموخته‌ایم جهان از پروتون، نوترون و الکترون ساخته شده است. اما در اعماق سردترین و فشرده‌ترین آزمایشگاه‌های جهان، بازیگران جدیدی روی صحنه آمده‌اند که تمام دانسته‌های ما را به چالش می‌کشند. «آنیون‌ها» نه شبیه بوزون‌ها هستند و نه فرمیون‌ها؛ آن‌ها موجودات دورگه‌ای هستند که در دنیای دو بعدی زندگی می‌کنند.

 آنچه این کشف را شگفت‌انگیز می‌کند، رفتار پیش‌بینی‌ناپذیر و در عین حال هوشمندانه آن‌هاست. این ذرات گریزان می‌توانند ریشه تمامی شگفتی‌های کوانتومی در آینده نزدیک باشند.

‌رقص ذرات در دنیای دو بعدی

در دنیای سه بعدی ما، ذرات معمولاً شخصیت‌های مشخصی دارند. اما وقتی ماده را تا حد مرگ سرد می‌کنیم و آن را در لایه‌های بسیار نازک (دو بعدی) قرار می‌دهیم، قوانین فیزیک تغییر می‌کند. در این شرایط، آنیون‌ها متولد می‌شوند.

این ذرات برخلاف الکترون‌ها که وقتی جایشان را با هم عوض می‌کنند هیچ اتفاق خاصی نمی‌افتد، هنگام جابه‌جایی، نوعی «گره» یا «بافت» در فضا ایجاد می‌کنند. این یعنی آن‌ها به یاد می‌آورند که کجا بوده‌اند و از کجا عبور کرده‌اند.

‌ذراتی که از فراموشی متنفرند

بزرگ ترین مشکل کامپیوترهای کوانتومی امروزی، «فراموشی» یا از دست رفتن اطلاعات بر اثر نویزهای محیطی است. اما آنیون‌ها به دلیل ساختار منحصربه‌فردشان، اطلاعات را در «شکلِ حرکت» خود ذخیره می‌کنند. دانشمندان در آزمایش‌های اخیر متوجه شده‌اند که این ذرات مانند یک طناب بافته شده، اطلاعات را در گره‌های خود محافظت می‌کنند. این پدیده که به آن «کدگذاری توپولوژیک» می‌گویند، می‌تواند پایدارترین سیستم ذخیره اطلاعات در تاریخ بشر را ایجاد کند.

‌عبور از مرزهای دانش کلاسیک

آزمایش‌های جدید نشان می‌دهد آنیون‌ها رفتار «هر-چیز-رونده (Anything-goes) »دارند. به این معنا که آن‌ها محدودیت‌های آماری ذرات معمولی را ندارند و می‌توانند در حالت‌های میانی بی‌شماری قرار بگیرند. این ویژگی باعث می‌شود دانشمندان بتوانند از آن‌ها برای شبیه‌سازی دقیق مولکول‌های پیچیده، داروهای جدید و حتی درک بهتر سیاهچاله‌ها استفاده کنند. در واقع، ما با ابزاری روبرو هستیم که مانند یک آچار فرانسه در دنیای کوانتوم عمل می‌کند.

‌چرا این کشف برای زندگی ما مهم است؟

شاید بپرسید این ذرات میکروسکوپی در آزمایشگاه‌های فوق سرد چه ربطی به زندگی روزمره ما دارد؟ پاسخ در یک کلمه است: «انقلاب». از باتری‌های گوشی‌های هوشمند که هفته‌ها دوام می‌آورند تا هوش مصنوعی که می‌تواند با سرعت نور فکر کند، همگی به پردازشگرهای پایداری نیاز دارند که آنیون‌ها بهترین کاندیدا برای ساخت آن‌ها هستند. ما در آستانه عصری هستیم که در آن، ماده نه تنها دستورات ما را اجرا می‌کند، بلکه از قدرت ریاضیات برای محافظت از اطلاعات استفاده می‌کند.

فردا در دستان ذرات کوچک

‌در نهایت، آنیون‌ها دیگر یک فرضیه ریاضی بر روی کاغذ نیستند. آزمایش‌های موفقیت‌آمیز اخیر ثابت کرده است که این ذرات مرموز، واقعی و قابل کنترل هستند. اگرچه هنوز در ابتدای راه هستیم و تبدیل این دانش به ابزارهای تجاری زمان‌بر است، اما حالا می‌دانیم که ریشه شگفتی‌های بعدی تکنولوژی در کجا نهفته است.

بیشتر بخوانید:

ماشین کوانتومی می‌تواند پایان جهان را پیش‌بینی کند!

تماشاخانه

موج برکناری زنان متخصص در میراث فرهنگی ایران / غیر متخصصین همچنان بر صندلی قدرت نشسته‌اند

ببینید آتش‌سوزی‌های صنعتی و تجاری در ایران / طی یک ماه بیش از ۳ آتش‌سوزی / نشت گاز ، سهل‌انگاری یا عمدی؟

فیلم های دیگر