Beynəlxalq alimlər qrupu ilk dəfə olaraq superkeçirici kvant prosessorundan istifadə edərək sıfır temperaturda kortəbii simmetriyanın pozulmasını (SSB) təcrübi olaraq simulyasiya ediblər. 80%-dən çox sədaqətlə əldə edilən bu nailiyyət kvant hesablamaları və qatılaşdırılmış maddə fizikası üçün bir mərhələni təmsil edir.

Nəticələr Nature Communications jurnalında dərc olunub .

Sistem klassik antiferromaqnit vəziyyətdə başladı, burada hissəciklər bir istiqamət və əks istiqamət arasında dəyişən spinlərə malikdir. Sonra o, bütün hissəciklərin eyni istiqamətə yönələn və kvant korrelyasiyasını yaradan spinlərə malik olduğu ferromaqnit kvant vəziyyətinə çevrildi.

“Sistem alternativ fırlanmaların flip-flop konfiqurasiyası ilə başladı və kortəbii olaraq təkamül etdi, eyni istiqamətdə düzəldilmiş fırlanmalarla özünü yenidən konfiqurasiya etdi. Bu faza keçidi simmetriyanın pozulması ilə əlaqədardır” deyə, hazırda Fundamental Fizika İnstitutunda araşdırma aparan fizik Alan Santos ümumiləşdirir və İspaniya Milli Tədqiqat Qrupunun üzvü (CSIC) iştirak edən həmkarı öyrənmək.

Əsər hazırlanarkən Santos Braziliyanın San-Paulu əyalətindəki San-Karlos Federal Universitetinin (UFSCar) Fizika Departamentində FAPESP-in postdoktorluq əməkdaşı idi. Tədqiqat Çinin Shenzhen şəhərindəki Cənub Elm və Texnologiya Universitetinin alimləri tərəfindən aparılıb; Danimarkanın Orhus şəhərindəki Orhus Universiteti; və UFSCar.

“Əhəmiyyətli məqam sıfır temperaturda dinamikanın simulyasiyası idi. Bu keçid növü ilə bağlı əvvəllər də tədqiqatlar aparılıb, lakin həmişə sıfırdan fərqli temperaturlarda. Bizim göstərdiyimiz odur ki, temperaturu sıfıra təyin etməklə hətta ilk qonşular arasında yerli hissəciklərin qarşılıqlı təsirində belə simmetriyanın pozulmasını müşahidə etmək mümkündür”, – Santos deyir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1751526069&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-07-quantum-simulates-spontaneous-symmetry-temperature.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTIwIl0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1751526065418&bpp=12&bdt=201&idt=62&shv=r20250630&mjsv=m202506260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751525921%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1751525921%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3D1241933dda87baba%3AT%3D1750839581%3ART%3D1751525921%3AS%3DAA-AfjZwPuiSAour3k16ZA1JtXua&prev_fmts=0x0%2C336x280&nras=1&correlator=4967190167465&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1793&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95362655%2C95363434%2C95365225%2C31093246%2C95344791%2C95359266%2C95365121%2C31092546%2C95340252%2C95340254&oid=2&psts=AOrYGsktv2IigN9mhMd-nL2BY6eCqcaOtxl4G9h4yWf5VVe9V33W5bg44GP6XauskSDNHrnJXRnNXNgRm7Pk9yDaTNWKt18u&pvsid=5837878933487738&tmod=641796371&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=6&uci=a!6&btvi=1&fsb=1&dtd=4163

Yadda saxlamaq lazımdır ki, mütləq sıfıra fiziki olaraq nail olmaq mümkün deyil, çünki bu, maddi sistemin ümumi hərəkətsizliyinə bərabərdir. Tədqiqatçılar kvant hesablamaları vasitəsilə sıfır temperaturda sistemlə nə baş verəcəyini simulyasiya etdilər . Təcrübədə yalnız yaxın qonşular arasında qarşılıqlı əlaqəyə imkan verən konfiqurasiyada təşkil edilmiş yeddi kubitlik kvant sxemindən istifadə edilib. Sıfır temperaturda adiabatik təkamülü simulyasiya etmək üçün alqoritm tətbiq etdilər.

“Biz dövrəni hazırladıq və Çindəki təcrübəçilər onu fiziki olaraq həyata keçirdilər” dedi Santos.

Faza keçidi korrelyasiya funksiyaları və Renyi entropiyasından istifadə etməklə müəyyən edilmişdir ki, bu da nizamlı nümunələrin əmələ gəlməsini və kvant dolaşıqlığını aşkar etmişdir . Dolaşma kvant mexanikasının ən mühüm və fərqli xüsusiyyətlərindən biridir. Bu, iki hissəcik dəstinin elə korrelyasiya olunduğu vəziyyətə aiddir ki, bir hissəciyin vəziyyəti, hətta böyük məsafələrlə ayrılsalar da, digərinin vəziyyətini dərhal müəyyən edir.

1960-cı illərdə macar riyaziyyatçısı Alfred Renyi (1921-1970) tərəfindən təqdim edilən Renyi entropiyası, dolaşma dərəcəsini və onun kvant sisteminin hissələri arasında paylanmasını ölçmək üçün istifadə olunur. Bu, bizə alt sistemlərin nə dərəcədə qarışdığını ölçməyə imkan verir.

Santos qeyd edir ki, dolaşıqlıq və superpozisiya kvant hesablamasının iki mərkəzi xüsusiyyətidir: “Superpozisiya bir sistemin eyni vaxtda bir neçə vəziyyətdə mövcud olmasına imkan verir ki, buna kvant paralelliyi deyilir. Dolaşıqlıq klassik kompüterlərdə təkrar istehsal edilə bilməyən korrelyasiya növüdür.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

“Sizə intuitiv fikir vermək üçün təsəvvür edin ki, sizdə bir dəstə açar var və hansının kilidi açdığını tapmaq lazımdır. Klassik kompüter açarları bir-bir sınaqdan keçirir. Kvant kompüteri isə eyni vaxtda onlardan bir neçəsini sınaqdan keçirə bilər ki, bu da emal prosesini sürətləndirir”, – Santos izah edir.

Praktik baxımdan, klassik kompüterlə kvant kompüteri arasındakı fərq performansa bağlıdır. Hər ikisi nəzəriyyədə eyni riyazi formullaşdırıla bilən problemləri həll edə bilər. Məsələ onların bunu etmək üçün nə qədər vaxt tələb etməsidir. Böyük ədədləri iki sadə ədədə ayırmaq kimi bəzi hesablamalar klassik kompüterlər üçün milyonlarla il çəkər, lakin kvant kompüterlərində daha sürətli həyata keçirilə bilər.

Kvant sistemlərini simulyasiya etmək üçün klassik kompüterdən istifadə etmək intuitiv olardı. Bəzən qeyri-mümkün bir işdir. Sözügedən tədqiqat göstərdi ki, bu cür simulyasiyalar üçün kvant hesablama resurslarından istifadə etmək mümkündür.

Eksperiment Şençjendəki Cənub Elm və Texnologiya Universitetində aparılıb. Shenzhen hazırda planetin ən qabaqcıl elmi, texnoloji və sənaye mərkəzlərindən biridir. 1980-ci ildə Çinin ilk “xüsusi iqtisadi zonası” olaraq seçilən şəhər, təxminən 30.000 nəfərin yaşadığı balıqçı kəndindən 17 milyondan çox əhalisi olan bir metropolisə çevrilib. Qlobal bazara rəhbərlik edən nəhəng şirkətlərə ev sahibliyi edir.

Tətbiq zamanı təxminən bir millikelvin temperaturda işləyən alüminium və niobium ərintilərinə əsaslanan superkeçirici kubitlərdən istifadə edilib. “Superkeçirici kubitlərin üstünlüyü onların miqyaslı olmasıdır. Onlarla yüzlərlə çip qurmaq texniki cəhətdən mümkündür”, – Santos deyir.

Simmetriyanın pozulması anlayışı fizikanın bütün sahələrində mövcuddur. Bütün fizika simmetriyalar və onların qırılması ətrafında qurulmuşdur.

Santos deyir: “Simmetriya bizə qorunma qanunlarını verir. Simmetriyanın pozulması mürəkkəb strukturların yaranmasına imkan verir”.

Ətraflı məlumat: Chang-Kang Hu et al, Super keçirici qəfəs prosessorunda sıfır temperaturlu spontan simmetriyanın pozulmasının rəqəmsal simulyasiyası, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57812-8

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

FAPESP tərəfindən təmin edilmişdir