ابتكر الفيزيائيون حالة قطة شرودنغر عند درجات حرارة مرتفعة بشكل غير عادي، ويمكن أن تكون خطوة كبيرة نحو تطوير حلول عملية أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

توجد حالات قطة شرودنغر في حالتين كموميتين مختلفتين في وقت واحد وتشتق اسمها منهما تجربة إرفين شرودنغر الفكرية الشهيرة قطة حية وميتة في نفس الوقت.

ومع ذلك، لتحقيق هذه الحالات، عادةً ما يتعين تبريد الأجسام الكمومية إلى حالتها الأساسية، والتي توجد فقط بأجزاء قليلة فوق الصفر المطلق (ناقص 459.67 درجة فهرنهايت أو سالب 273.15 درجة مئوية).

لكن الآن، أظهر فريق من العلماء أنه يمكن تحقيق حالة التراكب الكمي عند درجات حرارة أكثر دفئًا بكثير من ذي قبل. نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 4 أبريل في المجلة تقدم العلوم.

“لقد افترض شرودنغر أيضًا وجود قطة حية – أي “ساخنة” – في تجربته الفكرية،” مؤلف مشارك في الدراسة غيرهارد كيرشمايرفيزيائي في جامعة إنسبروك في النمسا، قال في بيان. “أردنا أن نعرف ما إذا كان من الممكن أيضًا توليد هذه التأثيرات الكمومية إذا لم نبدأ من الحالة الأساسية” الباردة “.”

في تجربة شرودنغر الفكرية القواعد الغريبة لعالم الكم يتم تصورها من خلال تخيل قطة موضوعة داخل صندوق معتم مع قارورة سم يتم التحكم في آلية إطلاقها عن طريق التحلل الإشعاعي – وهي عملية كمومية عشوائية تمامًا. وقال شرودنغر إنه إلى أن يتم فتح الصندوق ومراقبة القطة، فإن قواعد ميكانيكا الكم تعني أن القطة البائسة يجب أن توجد في حالة متراكبة من الحالات، ميتة وحية في نفس الوقت.

متعلق ب: أصبح أول كمبيوتر كمي معياري في العالم يمكنه العمل في درجة حرارة الغرفة متاحًا عبر الإنترنت

وبما أن معظم التأثيرات الكمومية عادة ما تنفك ترابطها وتختفي على نطاقات أكبر، فإن تشبيه شرودنغر كان يهدف إلى إظهار الاختلافات الأساسية بين عالمنا وعالم الأشياء الصغيرة جدًا.

عادةً، لا يمكن تحقيق الحالات الكمومية من هذا النوع إلا عند درجات حرارة منخفضة للغاية. وهذا يعني أن الكيوبتات (البتات الكمومية) الموجودة داخل أجهزة الكمبيوتر الكمومية يجب الحفاظ عليها داخل وحدات التبريد شديدة البرودة حتى لا يتم فك ارتباطها وفقدان معلوماتها.

ومع ذلك، لا يوجد حد صارم بين عالم الكم وعالمنا، وقد حقق الفيزيائيون نجاحات سابقة تملق الأشياء الأكبر في إظهار السلوك الكمي الغريب.

ومع أخذ ذلك في الاعتبار، قام الفيزيائيون الذين قاموا بالبحث الجديد بوضع كيوبت داخل مرنان الموجات الدقيقة. وبعد بعض التعديلات الدقيقة، دفعوا الكيوبت إلى حالة من التراكب عند درجة حرارة 1.8 كلفن (456.43 درجة فهرنهايت أو 271.35 درجة مئوية تحت الصفر). ولا تزال هذه درجة الحرارة شديدة البرودة، ولكنها أكثر سخونة بـ 60 مرة من درجة الحرارة المحيطة في التجويف.

“لقد تفاجأ العديد من زملائنا عندما أخبرناهم لأول مرة عن نتائجنا، لأننا عادة ما نفكر في درجة الحرارة كشيء يدمر التأثيرات الكمية،” المؤلف المشارك في الدراسة توماس اجرينيوسوقال طالب الدكتوراه في معهد العلوم الضوئية في برشلونة في البيان. “تؤكد قياساتنا أن التداخل الكمي يمكن أن يستمر حتى في درجات الحرارة المرتفعة.”

على الرغم من أنه من المحتمل أن يكون لها تأثير عملي فوري، إلا أن النتائج التي توصل إليها العلماء يمكن أن تحرر يومًا ما الحوسبة الكمومية من ضرورة تخزين أجهزة الكمبيوتر في بيئات شديدة البرودة – خاصة إذا تمكن الباحثون من الاستمرار في رفع درجات الحرارة التي يمكن من خلالها تحقيق التراكب.

“يكشف عملنا أنه من الممكن المراقبة والاستخدام بقدر الظواهر قال كيرشماير: “حتى في البيئات الأقل مثالية والأكثر دفئًا. إذا تمكنا من إنشاء التفاعلات الضرورية في النظام، فلن تكون درجة الحرارة مهمة في النهاية”.