Krystal Kasal , Phys.org

Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriKredit: Unsplash/CC0 Public Domain

Kvant hesablamalarının çətin olduğu məlum faktdır, lakin kvant kompüterlərinin prosesi asanlaşdıracağını düşünmək olardı. Əksər hallarda bu doğrudur.

Kvant bitləri və ya kubitlər bir çox imkanları eyni vaxtda emal etmək üçün superpozisiya və dolaşıqlıq kimi kvant hadisələrindən istifadə edir. Bu, mürəkkəb problemlər üçün eksponent olaraq daha sürətli hesablamağa imkan verir. Bununla belə, Kaliforniya Texnologiya İnstitutundan Tomas Şuster və onun tədqiqat qrupu kvant kompüterlərinə hətta onların ağlabatan vaxt ərzində həll edə bilməyəcəyi bir problem verdilər – naməlum kvant vəziyyətlərinin maddə fazalarını tanımaq.

Komandanın araşdırmasına arXiv preprint serverində dərc olunmuş məqalədə rast gəlmək olar .

Kvant vəziyyətlərində maddənin fazaları hansılardır?

Gündəlik dünyada, məsələn, maye faza ilə qaz fazını ayırd etmək kifayət qədər sadədir, lakin təəccüblü deyil ki, kvant dünyasında işlər daha da mürəkkəbləşir. Maddənin kvant fazaları mütləq sıfır temperaturda baş verir və kvant mexanikası onların kvant dalğalanmaları ilə idarə olunan xassələrini və davranışlarını diktə edir. Kvant fazaları topoloji fazalar və qeyri-tarazlıq fazaları kimi xüsusiyyətlərinə görə təsnif edilə bilər .

“Kvant mexanikası topoloji nizam və simmetriya ilə qorunan topoloji fazalar da daxil olmaqla, maddənin tamamilə yeni fazalarını açıb. Maddənin bu müxtəlif fazalarını müəyyən etmək və xarakterizə etmək bacarığı fizika və informasiya elmində fundamental maraq kəsb edir və kvant texnologiyalarının inkişafı üçün çox vacibdir”, – tədqiqatın müəllifləri deyirlər.Əsas nəticələrimizin təsviri. (a) Biz sualı nəzərdən keçiririk: Kvant vəziyyətinin |𝜓⟩ çoxlu nüsxələrinə eksperimental girişi nəzərə alsaq, |𝜓⟩ maddənin hansı fazasında olduğunu tanımaq olar? Maddənin fazalarına misal olaraq trivial faza, simmetriya pozan fazalar, simmetriya ilə qorunan topoloji (SPT) fazaları və topoloji nizam daxildir. Bizim əsas nəticəmiz ondan ibarətdir ki, maddənin fazalarının tanınmasının mürəkkəbliyi vəziyyətin korrelyasiya diapazonunda 𝜉 eksponensial şəkildə artır və 𝜉 = poly(log 𝑛) olan kimi sistem ölçüsündə 𝑛 superpolinomuna çevrilir. (b) Biz bu nəticəyə psevdor təsadüfi unitarların (PRU) tədqiqini simmetriyalı kvant sistemlərinə genişləndirməklə nail oluruq. Biz göstəririk ki, maddənin hər hansı bir fazasının hər hansı sabit nöqtə vəziyyəti aşağı dərinlikli simmetrik dövrə tətbiq edildikdən sonra simmetrik Haar-təsadüfi vəziyyətdən fərqlənə bilməz. Kredit: arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.08503

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=1751428779&adf=2612643799&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1762163843&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-10-problem-quantum-unfathomable-amount.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTAuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MS4wLjczOTAuMTIzIl0sWyJOb3Q_QV9CcmFuZCIsIjguMC4wLjAiXSxbIkNocm9taXVtIiwiMTQxLjAuNzM5MC4xMjMiXV0sMF0.&abgtt=6&dt=1762163831995&bpp=1&bdt=58&idt=95&shv=r20251029&mjsv=m202510280101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df6049ed7e99f41d6%3AT%3D1758189974%3ART%3D1762163656%3AS%3DALNI_MaaPMCT0xh3cG3vjPdhDrCm-4bmsQ&gpic=UID%3D000011649d2287ad%3AT%3D1758189974%3ART%3D1762163656%3AS%3DALNI_MYn_5IniDsN9mR9RitcGLlhmM6RdA&eo_id_str=ID%3D7ecb922b825847ec%3AT%3D1758189974%3ART%3D1762163656%3AS%3DAA-Afjb6HIEPaknKAwak0Eq3BEfy&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=756394998524&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=824&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2252&biw=1521&bih=738&scr_x=0&scr_y=0&eid=31095514%2C31095558%2C31095563%2C31095565%2C31095566%2C31095568%2C95376112%2C95376298%2C42533293%2C95373848&oid=2&pvsid=441389713783721&tmod=18087232&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C738&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDFd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=11828

Mümkün olmayan vəzifələr

Bu fazalardan bəziləri, məsələn, topoloji sıra, hesablama yolu ilə tanınması çətin olduğu bilinir. Kvant çoxbədənli sistemin xassələrinin korrelyasiya olunduğu məsafənin ölçüsü kimi müəyyən edilən korrelyasiya uzunluğu (aralığı) artdıqca bu tanınma çətinliyini artırır. Tədqiqat göstərir ki, hesablama vaxtı ξ kimi göstərilən korrelyasiya diapazonu ilə eksponensial şəkildə böyüyür və ξ = ω (log n) olduqda sistem ölçüsü n-də super polinoma çevrilir. Bu, ağlasığmaz hesablama vaxtları ilə nəticələnir və hesablamaları həll etmək mümkün deyil.

Kvant kompüterinin tapşırığın öhdəsindən necə gələcəyini müəyyən etmək üçün komanda kvant kompüterinə obyektin kvant vəziyyəti haqqında məlumat təqdim edildiyi və fazanı müəyyən etməli olduğu riyazi ssenari ilə gəldi. Onlar tapdılar ki, maddənin fazasının tanınması, simmetriyanı pozan və simmetriyadan qorunan topoloji (SPT) fazaları da daxil olmaqla geniş fazalar sinfi üçün kvant hesablama baxımından çətindir. Onlar tapdılar ki, bu, hətta klassik fazalara, həm təmiz, həm də qarışıq vəziyyətlərə aiddir.

Tədqiqat müəllifləri yazır: “Konseptual səviyyədə bizim nəticələrimiz ən pis vəziyyət ifadəsi kimi nəzərdən keçirilməlidir: Materiyanın fazası dəqiq müəyyən edilmiş, lakin heç bir effektiv kvant təcrübəsində tanımaq mümkün olmayan klassik və kvant vəziyyətləri mövcuddur”.

Həll olunmazlığın fəsadları

Bu ilin əvvəlində Şuster və həmkarları təsadüfilik və kvant kompüterləri haqqında məqalə dərc etdilər . Məqalədə onlar öz tədqiqatlarında daha dərin mənaya işarə edərək dedilər: “Nəticələrimiz göstərir ki, bir neçə fundamental fiziki xassələri – təkamül vaxtı, maddənin fazaları və səbəb-nəticə quruluşunu adi kvant təcrübələri vasitəsilə öyrənmək çətindir. Bu, fiziki müşahidənin özünün təbiəti ilə bağlı dərin suallar doğurur”.

Bu araşdırma, kainatın bəzi xüsusiyyətlərinin onları tam dərk etməyimizə mane ola biləcək məhdudiyyətlərə malik olduğunu başa düşməyə meylli görünür. Yenə də alimlər çalışmağa davam edəcəklər. Bu araşdırmaya əsaslanacaq gələcək iş, ən pis sərtliyə baxmayaraq, praktikada hansı fiziki xassələrin faza tanınmasını asanlaşdırdığını araşdırmağı və ya daimi yerli Hamiltonianların əsas vəziyyətləri üçün faza tanınmasının mümkün olub-olmadığını araşdırmağı əhatə edə bilər.

Müəllifimiz Kristal Kasal tərəfindən sizin üçün yazılmış , Stefani Baum tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Eqan tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Thomas Schuster et al, Hardness of recognising phases of material, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.08503

Jurnal məlumatı: arXiv 

© 2025 Science X Network