Կալտեխի գլխավորած թիմն առաջին անգամ հաստատել է քվանտային տեսության կանխատեսումները

Ֆիզիկոսների միջազգային թիմն առաջին անգամ օգտագործել է քվանտային սիմուլյատոր՝ ուղղակիորեն դիտարկելու կոնֆորմ դաշտի տեսությամբ կանխատեսված էներգետիկ սպեկտրները՝ հաստատելով տասնամյակների վաղեմություն ունեցող տեսական կանխատեսումներն այն մասին, թե ինչպես են քվանտային համակարգերն իրենց պահում կարգավորվածության և անկարգության միջև անցումային կրիտիկական կետերում: Հետազոտության արդյունքները, որոնք օգոստոսի 19-ին հրապարակվել են Nature ամսագրում, ղեկավարվել են Կալտեխի գիտնականներ Մանուել Էնդրեսի և Ջեյսոն Ալիսեայի կողմից՝ Փարիզի և Մյունխենի հետազոտողների հետ համագործակցությամբ:techexplorist+1

Քվանտային աստիճանի չափումը

Կոնֆորմ դաշտի տեսությունները նկարագրում են ունիվերսալ վարքագծեր, որոնք ի հայտ են գալիս, երբ քվանտային համակարգերը գտնվում են կարգավորված և անկարգ վիճակների սահմանագծին: Թեև այս տեսությունները հիմնարար նշանակություն ունեն ժամանակակից ֆիզիկայում, ներառելով բարձր էներգիաների մասնիկների ֆիզիկան և խտացված նյութի ֆիզիկան, դրանց հիմնական կանխատեսումները երբեք ուղղակիորեն չէին հաստատվել փորձնական ճանապարհով:techexplorist

Թիմը օպտիկական պինցետների միջոցով ստրոնցիումի ատոմները դասավորել է կարգավորված շղթաներով, այնուհետև դրանք գրգռելով բերել Ռիդբերգի վիճակների, որտեղ հարևան ատոմներն ուժեղ փոխազդում են միմյանց հետ: Զգուշորեն կարգավորելով լազերի պարամետրերը՝ նրանք ատոմային շղթաները հասցրել են քվանտային կրիտիկական կետերի և օգտագործել նոր մշակված մեթոդը, որը կոչվում է բազմամարմին մոդուլյացիոն սպեկտրոսկոպիա, էներգետիկ մակարդակները չափելու համար: Այս մեթոդն աշխատում է տարբեր հաճախականությունների լազերային իմպուլսներով շղթան տատանելու և ռեզոնանսային արձագանքները գրանցելու միջոցով, ինչը նման է գավաթի եզրին համապատասխան արագությամբ հպվելուն՝ մաքուր հնչյուն ստանալու համար:techexplorist

«Մենք կրկնեցինք փորձը մինչև 35 ատոմներից բաղկացած շղթաների վրա, և արդյունքները ստացվեցին ճիշտ այնպես, ինչպես կանխատեսում էր Իզինգի կոնֆորմ դաշտի տեսությունը. չափսերի համապատասխանեցումից հետո սպեկտրները միավորվեցին մեկ ընդհանուր ունիվերսալ կորի մեջ»,— ասել է համահեղինակ Սյանկայ Սունը:techexplorist

Թաքնված օրինաչափություններ և ապագա ուղղություններ

Քանի որ յուրաքանչյուր ատոմ հնարավոր է վերահսկել անհատապես, հետազոտողները բացահայտել են էներգետիկ մակարդակների երկրորդ թաքնված խումբը՝ դասակարգված ըստ սիմետրիայի, ինչն անհնար է հետազոտել սովորական նյութերում: Նրանք նաև կարգավորել են համակարգը դեպի եռակրիտիկական Իզինգի կետ և չափել դրա առանձնահատուկ սպեկտրը՝ հայտնաբերելով էներգետիկ հարաբերակցություններ, որոնք համընկնում էին տեսական կանխատեսումների հետ:caltech+1

«Մի բան է հավատալ այս տեսություններին, բայց բոլորովին այլ բան է դրանք գործնականում փորձարկել լաբորատորիայում»,— ասել է Ալիսեան: «Հրաշալի է տեսնել, թե ինչպես են կանխատեսումներն իրականություն դառնում»:techexplorist

Քվանտային սիմուլյացիայի նկատմամբ վստահության ամրապնդումը

Այս արդյունքը համընկնում է քվանտային սիմուլյացիայի հուսալիության բնագավառում մեկ այլ առաջընթացի հետ: Մյունխենի տեխնիկական համալսարանի և Ինսբրուքի համալսարանի հետազոտողները՝ Տրիստան Կրաֆտի և Պետեր Ցոլերի գլխավորությամբ, Physical Review X ամսագրում հրապարակել են մի մեթոդ, որը թույլ է տալիս որոշել քվանտային սիմուլյատորի արդյունքների սխալանքի քանակական սահմանները: Ցուցադրվելով մինչև 51 իոններով իոնային թակարդի համակարգի վրա՝ այս տեխնոլոգիան փորձնական տվյալների հիման վրա ուսումնասիրում է սիմուլյատորի իրական վարքագիծը և հաշվարկում, թե ինչպես են անորոշություններն ազդում արդյունքների վրա:eurekalert+1

«Այսպիսով, քվանտային սիմուլյատորը տրամադրում է ոչ թե պարզապես մեկ արժեք, այլ արդյունք՝ սխալանքի սահմաններով, որոնք բնութագրում են դրա ճշգրտությունը»,— ասել է Կրաֆտը:eurekalert

Կալտեխի թիմը ծրագրում է ընդլայնել իր աշխատանքը՝ միաչափ շղթաներից անցնելով երկչափ ցանցերի: «Երկչափ տիրույթում կոնֆորմ դաշտի տեսությունները շատ ավելի քիչ են ուսումնասիրված, ուստի սա հիանալի հնարավորություն է»,— նշել է Սունը:techexplorist