Stevens Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriUzaq saatların kvant şəbəkəsi Dolaşık saatlar Eynşteynin proqnozlaşdırdığı əyri kosmos-zamanın mövcudluğunda kvant nəzəriyyəsinin necə davrandığını və ya hazırkı nəzəriyyələrimizin dağıldığını yoxlaya bilər. Kredit: İqor Pikovski

Kvant şəbəkəsi bütün dünyada sürətlə inkişaf edir. Bu, qlobal kvant internetini təmin edəcək əsas kvant texnologiyasıdır: miqyasda təhlükəsiz kommunikasiya qurmaq və qlobal miqyasda kvant kompüterlərini birləşdirmək imkanı. Bu vizyonu həyata keçirmək yarışı həm Yer kürəsində, həm də kosmosda tam sürətlə davam edir.

Stevens Texnologiya İnstitutunda İqor Pikovski, Urbana-Şampeyndəki İllinoys Universitetində Jacob Covey və Harvard Universitetində Johannes Borregaard arasında əməkdaşlıqda aparılan yeni tədqiqat kvant şəbəkələrinin əvvəllər düşünüldüyündən daha çox yönlü olduğunu göstərir.

PRX Quantum jurnalında dərc olunan “Əyri Kosmos Zamanının Paylanmış Atom Prosessor Saatı ilə araşdırılması” adlı məqalədə tədqiqatçılar göstərirlər ki, bu texnologiya əyri kosmos-zamanın kvant nəzəriyyəsinə necə təsir etdiyini tədqiq edə bilər – bu cür ilk sınaq.

Kvant fizikası indiyə qədər hər sınaqdan uğurla keçib. Ancaq Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsi – ümumi nisbilik – şəkilə daxil olanda necə davranacağı daha az aydındır.

Eynşteynin nəzəriyyəsində cazibə artıq qüvvə deyil, məkan və zamanın dəyişməsinin nəticəsidir – əyri məkan-zaman. Bu, planetlərin yaxınlığında vaxtın yavaşlaması kimi unikal effektlərə gətirib çıxarır.

Bu fenomen çox yüksək dəqiqliklə ölçüldü və təsdiqləndi, həmçinin “Ulduzlararası” kimi elmi-fantastik filmlərdə və romanlarda populyarlaşdı.

Bəs bu dəyişən zaman axını kvant mexanikasına necə təsir edir? Kvant nəzəriyyəsi və ya ümumi nisbilik və ya hər ikisi bir-birinə qarışdığı yerdə dəyişiklik tələb edə bilərmi? Kvant cazibəsinin tam nəzəriyyəsi olmadıqda, əyri məkan zamanının mövcudluğunda kvant prinsiplərinin dəyişə biləcəyinə dair təkliflər var. Ancaq təcrübələrdə bu sərhədi araşdırmaq indiyə qədər mümkün deyildi.

Physical Review Research -də ortaya çıxan “Kvant Şəbəkələri ilə Əyri Kosmos Zamanında Kvant Nəzəriyyəsinin Sınaq edilməsi” adlı əvvəlki araşdırmada Pikovski və Borreqaard göstərdilər ki, kvant şəbəkələrindən istifadə edərək bu sualları araşdırmaq üçün təcrübələr üçün vaxt yetişib.

Onlar kvant nəzəriyyəsinin və cazibənin iki unikal, lakin fərqli xüsusiyyətinin eyni vaxtda necə meydana gəldiyini göstərdilər. Kvant nəzəriyyəsində superpozisiyalar mövcuddur: maddə təkcə konkret müəyyən vəziyyətlərdə deyil, eyni zamanda onların qarışıqlarında da mövcud ola bilər. Kvant hesablamaları bu faktdan qubitləri – 0 və 1 bitlərinin superpozisiyalarını yaratmaq üçün istifadə edir.

Sonra kvant şəbəkələri belə kubitləri böyük məsafələrə yaya bilər. Lakin Yerin yaxınlığında bu qubitlər də əyri kosmos-zamanın təsirinə məruz qalacaq, çünki zamanın özü dəyişir.

Tədqiqatçılar göstərdilər ki, kvant şəbəkələrində atom saatlarının superpozisiyaları superpozisiyada müxtəlif zaman axınlarını seçəcək və bu, kvant nəzəriyyəsi ilə əyri məkan-zamanın necə bir-birinə qarışdığını araşdırmaq üçün qapı açır.

Stivens Texnologiya İnstitutunun kiçik professoru və müəlliflərdən biri İqor Pikovski, “Kvant nəzəriyyəsi ilə cazibə qüvvəsi arasındakı qarşılıqlı əlaqə bu gün fizikanın ən çətin problemlərindən biridir, həm də heyranedicidir” deyir. “Kvant şəbəkələri bizə bu qarşılıqlı əlaqəni ilk dəfə faktiki təcrübələrdə sınamağa kömək edəcək.”

Pikovski və Borreqaard Coveyin laboratoriyası ilə birləşərək konkret protokol hazırladılar. Komanda kvant effektlərinin sözdə dolaşıq W vəziyyətlərindən istifadə edərək şəbəkə qovşaqları arasında necə paylana biləcəyini və bu dolaşıq sistemlər arasında müdaxilənin necə qeydə alındığını göstərdi.

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, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Atom massivlərində kvant teleportasiyası (hissəciyin kvant vəziyyətinin başqa hissəciyə ötürülməsi) və dolaşıq Bell cütləri (iki kubitdən ibarət maksimum dolaşıq vəziyyətlər) kimi müasir kvant imkanlarından istifadə etməklə, əyri məkan-zaman üzərində kvant nəzəriyyəsinin sınağına nail olmaq olar.

Pikovski deyir: “Biz güman edirik ki, kvant nəzəriyyəsi hər yerdə var, lakin bunun doğru olub-olmadığını bilmirik”. “Ola bilər ki, cazibə qüvvəsi kvant mexanikasının necə işlədiyini dəyişir. Əslində, bəzi nəzəriyyələr bu cür dəyişiklikləri təklif edir və kvant texnologiyası bunu sınaqdan keçirə biləcək.”

Pikovski, Covey və Borregaardın nəticələri nümayiş etdirir ki, kvant şəbəkələri yalnız gələcək kvant interneti üçün faydalı praktiki alət deyil, həm də klassik zondlama ilə əldə edilə bilməyən fundamental fizikanın öyrənilməsi üçün unikal imkanlar təqdim edir. Ən azı, indi kvant mexanikasının əyri məkan-zaman üzərində necə davrandığını yoxlamaq mümkündür.

Daha çox məlumat: Anonim, Paylanmış atom prosessor saatı ilə əyri kosmik vaxtı yoxlamaq, PRX Quantum (2025). DOI: 10.1103/q188-b1cr

Johannes Borregaard və başqaları, Kvant şəbəkələri ilə əyri kosmik zaman üzərində kvant nəzəriyyəsinin sınaqdan keçirilməsi, Fiziki İcmal Araşdırması (2025). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.7.023192

Jurnal məlumatı: Physical Review Research , PRX Quantum  

Stevens Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir