20 دسامبر 2024-برخورد دهنده بزرگ هادرون -© shutterstock/D-VISIONS
محققان کشف کرده‌اند که وقتی برخورددهنده بزرگ هادرونی کوارک‌های بالایی (سنگین‌ترین ذرات بنیادی شناخته شده) را تولید می‌کند، به طور منظم خاصیتی به نام جادو ایجاد می‌کند.این کشف جدید از برخورد دهنده بزرگ هادرون پیامدهایی برای پیشرفت محاسبات کوانتومی دارد.
سحر و جادو معیاری است که نشان می دهد محاسبه یک سیستم کوانتومی برای یک کامپیوتر غیرکوانتومی چقدر دشوار است.
پروفسور مارتین وایت، از دانشکده فیزیک، شیمی و علوم زمین دانشگاه آدلاید که به همراه برادرش، پروفسور کریس وایت،، فیزیکدان از دانشگاه کوئین مری لندن این مطالعه را رهبری کردند، توضیح داد: «هرچه جادو بالاتر باشد، ما به کامپیوترهای کوانتومی برای توصیف رفتار بیشتر نیاز داریم..
“مطالعه خواص جادویی سیستم های کوانتومی بینش قابل توجهی در مورد توسعه و استفاده بالقوه کامپیوترهای کوانتومی ایجاد می کند.”
قدرت برخورد دهنده هادرون بزرگ
برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) بزرگترین و قدرتمندترین شتاب دهنده ذرات جهان است. شامل یک حلقه 27 کیلومتری از آهنرباهای ابررسانا با چندین ساختار شتاب دهنده است که از طریق آن دو پرتو ذرات پرانرژی قبل از برخورد با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند.
پرتوهای LHC در چهار مکان در اطراف حلقه، مطابق با موقعیت های چهار آشکارساز ذره، برخورد می کنند.
هدف اصلی این توابع کشف اسرار اساسی در فیزیک ذرات است، از جمله سؤالاتی در مورد مدل استاندارد و شرایط درست پس از انفجار بزرگ.
LHC ارتقا یافته است تا برخوردهای بیشتری را در مدت زمان کوتاه تری ایجاد کند. ارتقاءها شامل ابزارهای حساس تر، نرم افزارهای پیشرفته و پرتوهای باریک تر است.
تاثیر جادو بر محاسبات کوانتومی
مقدار جادوی نمایش داده شده توسط کوارک های برتر به سرعت و جهت حرکت آنها بستگی دارد، که همه آنها را می توان با آشکارسازهای ATLAS و CMS اندازه گیری کرد، که نتایج برخورد پروتون های LHC را مشاهده می کنند.
تحقیقات کوانتومی مدت‌هاست بر درهم‌تنیدگی تمرکز کرده است، جایی که ذرات به هم متصل می‌شوند. پروفسور وایت گفت: با این حال، کار ما بر روی سحر و جادو بررسی می کند که ذرات چقدر برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند مناسب هستند.
آزمایش ATLAS قبلاً شواهدی از درهم تنیدگی کوانتومی را مشاهده کرده است.ما نشان داده‌ایم که برخورد دهنده بزرگ هادرونی می‌تواند الگوهای پیچیده‌تری از رفتار کوانتومی را در بالاترین انرژی‌هایی که برای این نوع آزمایش‌ها انجام شده است، مشاهده کند.
کاوش بیشتر در رابطه بین فیزیک کوانتومی و انرژی بالا
برای دهه‌ها، دانشمندان تلاش کرده‌اند کامپیوترهای کوانتومی بسازند که از قوانین مکانیک کوانتومی برای دستیابی به قدرت پردازشی بسیار بالاتری نسبت به رایانه‌های سنتی استفاده کنند.
مزایای بالقوه رایانه‌های کوانتومی گسترده است و زمینه‌هایی مانند کشف دارو و علم مواد را تحت تأثیر قرار می‌دهد.مهار این نیرو به حالت های کوانتومی قوی و قابل کنترل نیاز دارد و جادوی برخورد دهنده هادرون بزرگ نقش مهمی در دستیابی به این کنترل دارد.
پروفسور وایت نتیجه گرفت: «تحقیق ما راه را برای درک عمیق‌تر ارتباط بین نظریه اطلاعات کوانتومی و فیزیک با انرژی بالا هموار می‌کند.این کشف فقط در مورد سنگین ترین ذرات کیهان نیست. این در مورد باز کردن پتانسیل یک الگوی محاسباتی جدید انقلابی است.”
