محض اطلاع؛ از برای فالگوش

https://scitechdaily.com/science-simplified-what-is-quantum-mechanics

******************************

دانش ساده شد: مکانیک کوانتوم چیست؟

جهانی را تصور کنید که در آن اشیا به نظر میرسند که در آن واحد در دو محل وجود دارند یا یکدیگر را در سراسر عالم هستی تحت تاثیر قرار می دهند. هرچند که ما چنین چیزهایی را در زندگی روزمره نمی بینیم، به نظر میرسد جستجوهای مشابه دور و بر ما در رفتارهای بنیادی عالم هستی ما و در کوچکترین سازه هایش وجود داشته باشد. این ویژگیهای شگفت طبیعت با شاخه ای از فیزیک به نام مکانیک کوانتوم شناخته می شوند

مکانیک کوانتوم نظریه ایست که با بنیادی ترین ذرات ماده، انرژی و نور و راههای تعامل اینها با هم برای ساختن جهان سر و کار دارد

این تئوری تاریخ ساز که در آغاز قرن بیستم سرچشمه گرفت بسیاری کاربردها در دنیای واقعی را در قرن بیست و یکم می یابد. با بکارگیری مکانیک کوانتوم در آزمایشگاه، دانشمندان تکنولوژی هایی را گسترش می دهند که یک روز می تواند جامعه و درک ما را از عالم هستی دگرگون سازد. حسگرهای کوانتومی می توانند سلولهای غیرقابل آشکار سرطانی را آشکار سازند. یک اینترنت کوانتومی می تواند مخابره پیام و دیتای غیرقابل هک را تضمین کند. کامپیوترهای کوانتومی می توانند مسایل پیچیده ای را حل کنند که کامپیوتر های سنتی نمی توانستند. نظریه کوانتوم دانش ما را از عالم هستی از دینامیک  بغرنج  در عمق اتم تا بزرگترین رویدادهای فضایی مانند زایش جهان پیشرفت می دهد

در آغاز 1900، دانشمندان گسترش مکانیک کوانتوم را برای توضیح نتایج تعدادی از آزمایش ها که برداشت های دیگری داشت را شروع کردند. امروزه، دانشمندان این نظریه را برای خلق تکنولوژی های قدرتمند بکار می گیرند -- مخابرات غیرقابل هک پیام ها، کشف زودتر دارو و تصاویر کیفی تر در گوشی و تلویزیون شما

خب، کوانتوم چیست؟ در حالتی عمومی تر، کلمه کوانتوم می تواند به کوچکترین مقدار ممکن یک چیز اشاره کند. موضوع مکانیک کوانتوم با بنیادی ترین ذرات ماده، انرژی و نور و راههای تعامل اینها با یکدیگر برای ساخت جهان سر و کار دارد

برخلاف نوع تفکر ما نسبت به جهان که ما تصور می کنیم که اشیا جز دارند یا ویژگیهای موجی جداگانه دارند (مثلا بیس بال و امواج اقیانوس) این موارد در مکانیک کوانتوم بکار نمی آید. بسته به موقعیت دانشمندان ممکن است مورد کوانتومی مشابه را به شکل ذره یا به شکل موج در نظر گیرند. مثلا نور نمی تواند تنها به عنوان فوتون (جزیی از نور) یا تنها موج نور در نظر گرفته شود، چون ما ممکن است هر دو نوع رفتار را در آزمایش های متفاوت ملاحظه کنیم

روز به روز، ما چیزها را در هر زمان در یک حالت می بینیم: اینجا یا آنجا، متحرک یا ثابت، رو به بالا یا وارونه. حالت یک شی در مکانیک کوانتوم همواره سرراست نیست. مثلا پیش از آنکه ما ببینیم جاهای یک سری از اشیای کوانتومی کجاست، آنها می توانند در جایی باشند که برهم نهی (سوپر پوزیشن) نامیده می شود_ یا نوع خاصی از ترکیب_ یک یا چند محل. حالت های مختلف ممکن با هم ترکیب می شوند وبا هم مانند امواج یک برکه تداخل می کنند، و فقط هنگامیکه ما به آنها نگاه می کنیم در یک جای معین قرار می گیرند. برهم نهی یکی از ویژگی های اصلی است که کامپیوتر های کوانتومی را ممکن می سازد چون ما را قادر می سازد اطلاعات را در راههای نو و سودمند ارایه کنیم

وقتی اشیای کوانتومی تعامل می کنند، آنها از طریقی ارتباطی به نام درهم تنیدگی بهم متصل اند. انیشتن آن را "عمل شبه وار در یک فاصله" نامید. دانشمندان از آن برای مخابرات فوق امن بهره می جویند و این یک ویژگی حیاتی در محاسبات کوانتومی است

در آزمایشگاه ملی آرگون در وزارت انرژی دانشمندان از تجهیزات کلاس جهانی و امکانات پژوهش برای توسعه تکنولوژی های کوانتوم برای ذخیره، انتقال و حفاظت اطلاعات و بازجویی عالم هستی و دینامیک بغرنج در عمق اتم تا بزرگترین رویدادهای فضایی مانند زایش خود جهان  بهره می برند

دانش اطلاعات کوانتوم چیست؟

نفوذ دادن رفتار متناقض در مقیاس اتم برای خلق تغییرات قدرتمند در مقیاسی عملی بر دانش اطلاعات

دانشمندان در حال مسابقه برای گسترش سامانه های کوانتوم پایه برای ذخیره، انتقال، دستکاری و نگهداری اطلاعات هستند

کیوبیت_بیت های کوانتوم_اجزای بنیادی محاسبات کوانتومی و دیگر سامانه های اطلاعات کوانتومی هستند. آنها مشابه بیت در کامپیوترهای سنتی هستند که صفر یا یک هستند. آنچه کیوبیت ها را به واقع عجیب و غریب می کند اینست که آنها می توانند همزمان هم صفر باشند هم یک. این مرحله رویهم افتاده به کامپیوترهای کوانتومی اسب بخار افزوده عظیمی میدهد. خود کیوبیت می تواند در فرم های متفاوتی بیاید_الکترونها، ذرات نور حتی کاستی های ناچیز در مواد به شدت ساختاری دیگرگونه

دانشمندان در جستجوی طراحی کیوبیت هایی هستند که ثانیه هایی اطلاعات را در حالت های کوانتومی شان نگهداری کنند (انسجام) و بتواند با دیگر کیوبیت ها مرتبط باشد؛ برهم نهی

فناوریهای کوانتومی می تواند امنیت ملی و مالی، کشف دارو و طراحی و ساخت مواد تازه را دگرگون سازد درحالیکه شناخت ما از عالم هستی را عمیق تر سازد