Ingrid Fadelli , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriAçıq kvant sistemləri ətraf mühitlə enerji, hissəciklər və məlumat mübadiləsi edə bilir. Kredit: Feng, Cheng & Ippoliti.

Bir sistem transformasiyaya məruz qaldıqda, lakin əsas fiziki xüsusiyyət dəyişməz qaldıqda, bu xüsusiyyət “simmetriya” adlanır. Spontan simmetriyanın pozulması (SSB) sistem ən sabit və ya ən aşağı enerji vəziyyətində olduqda bu simmetriyadan çıxdıqda baş verir.

Bu yaxınlarda fiziklər başa düşdülər ki, yeni tip SSB açıq kvant sistemlərində, ətraf mühitlə məlumat, enerji və ya hissəciklər mübadiləsi apara bilən kvant mexaniki təsirləri ilə idarə olunan sistemlərdə baş verə bilər. Konkret olaraq, onlar anladılar ki, bu sistemlərdə simmetriya “güclü” və ya “zəif” ola bilər.

Güclü simmetriya həm açıq sistemin, həm də onu əhatə edən mühitin simmetriyaya fərdi şəkildə tabe olmasını nəzərdə tutur. Əksinə, zəif simmetriya sistem və mühit yalnız birlikdə götürüldükdə simmetriyaya əməl etdikdə baş verir.

Güclü simmetriya kortəbii olaraq zəif simmetriyaya qədər parçalandıqda maddənin yeni fazaları yarana bilər. Bu fikir geniş müzakirə olunsa da, güclü simmetriyadan zəif simmetriyaya keçidi aşkar etmək olduqca çətin olmuşdur.

Ostindəki Texas Universitetinin tədqiqatçıları qarışıq vəziyyətin güclüdən zəifə SSB-nin aşkarlanmasının əslində mümkün olub olmadığını aydınlaşdırmaq məqsədi daşıyan bir araşdırma apardılar.

Onların Physical Review Letters jurnalında dərc olunmuş məqaləsi göstərir ki, heç bir effektiv protokol bu keçidi etibarlı şəkildə aşkar edə bilməz, çünki hətta ən mürəkkəb üsullar bəzi simmetrik vəziyyətlərlə simmetriya pozulmuş vəziyyətləri ayırd edə bilməz.

Phys.org-a məqalənin həmmüəllifləri Matteo İppoliti və Xiaozhou Feng, “Fiziklər həmişə maddənin yeni mərhələlərini axtarırlar” dedi.

“Maddənin fazaları haqqında çox faydalı düşünmə üsulu SSB baxımındandır. Məsələn, bərk cisimdəki atomlar kosmosun hər hansı bir yerində bərabər ehtimalla tapıla bilən qazdakı atomlardan fərqli olaraq, kristal qəfəs meydana gətirərək fəzanın simmetriyasını pozur.

“Bu simmetriyanın pozulması o mənada kortəbii olur ki, o, xaricdən tətbiq olunmur, əksinə, atomların özləri arasındakı qarşılıqlı təsirlərin nəticəsidir və maddənin fazalarının tərifi kimi istifadə edilə bilər.”Kvant spinləri sistemi bir istiqamətdə (sağda) birlikdə qütbləşərək SSB-dən keçə bilər. Bu, onun maqnitləşməsini ölçməklə asanlıqla aşkar edilə bilər. Açıq sistem həmçinin SWSSB-dən (solda) keçə bilər, burada onun simmetriya pozan nümunəsi ətraf mühitin vəziyyətindən asılıdır (müxtəlif rənglərlə təmsil olunur). Bu fenomeni aşkar etmək böyük miqdarda məlumat tələb edir. Kredit: Feng, Cheng & Ippoliti.

Uzun müddətdir davam edən fizika problemi

Güclüdən zəifə kortəbii simmetriyanın qırılması (SW-SSB) çoxsaylı fizika tədqiqatlarının mərkəzinə çevrilmişdir. Buna baxmayaraq, indiyə qədər heç kim bu keçidi təcrübi olaraq müşahidə edə və ya aşkarlaya bilməyib.

“Əsas bir tapmaca sistemin SW-SSB nümayiş etdirib-göstərmədiyini necə müəyyənləşdirmək idi” dedi İppoliti və Feng.

“Adi SSB üçün bu çox asandır: SSB-nin birbaşa sübutunu verən maqnitin maqnitləşməsi kimi “sifariş parametrini” ölçə bilərsiniz. Bununla belə, SW-SSB üçün vəziyyət çox fərqlidir: indiyə qədər təklif olunan bütün sifariş parametrləri ölçülməsi çətin olan informasiya-nəzəri kəmiyyətlərdir, çünki onlar eksperimental çox böyük həcmdə eksperiment tələb edir.”

Bu tədqiqatın əsas məqsədi SW-SSB-nin aşkar edilə bilməyəcəyini və ya daha səmərəli alətlərin və ya protokolların onun aşkarlanmasına imkan verə biləcəyini müəyyən etmək idi. Bunu etmək üçün, onlar rabitəni qorumaq və ya məlumatı gizlətmək üçün kvant mexaniki təsirlərin istifadəsinə yönəlmiş kvant kriptoqrafiyası sahəsində köklü son ədəbiyyata əsaslanıblar .

“Bizim yanaşmamızın arxasında duran ideya sadədir: biz SW-SSB olmayan bəzi dövlətləri elə “şifrələyirik” ki, heç bir səmərəli təcrübə onları SW-SSB-yə malik olan dövlətlərdən ayıra bilməz” deyə müəlliflər izah edirlər.

“Bu, SW-SSB-ni aşkar edən ümumi, effektiv protokol ola bilməyəcəyini göstərir: əgər belə bir protokol mövcud olsaydı, o, ziddiyyətə səbəb olan iki dövlət dəstini ayırd etmək üçün istifadə edilə bilərdi.”

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar qarışıq dövlət sistemində SW-SSB-nin mövcudluğuna və ya olmamasına təsir göstərməyən şifrələmə qurmağa çalışdılar. Nəhayət, onlar iki məşhur və ümumi müşahidə olunan simmetriya, müəyyən maqnitlərdə müşahidə olunan diskret simmetriya və superkeçiriciliyə aid olan davamlı simmetriya üçün buna nail ola bildilər.

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 .

Komandanın nəticələri və gələcək tədqiqatlar üçün nəticələri

Kvant kriptoqrafiyasına əsaslanan üsullardan istifadə edərək, Feng, Ippoliti və Cheng göstərdi ki, heç bir mövcud protokol SW-SSB keçirən və keçirməyən qarışıq kvant vəziyyətlərini ayırd edə bilməz. Bu, istifadə olunan vasitələrdən asılı olmayaraq, bu keçidin aşkar edilməsinin əsaslı şəkildə çətin olduğunu göstərir.

“Bizim işimiz əsas açıq suala cavab verir: SW-SSB-ni səmərəli şəkildə aşkar etmək olarmı?” dedi Feng və İppoliti.

“Biz göstəririk ki, cavab ən ümumi halda “yox”dur: bu gün məlum olan və eksponensial həcmdə məlumat tələb edə bilən sifariş parametrləri mahiyyətcə əlavə göstərişlər olmadan edə biləcəyiniz ən yaxşısıdır. Bu, bu mərhələləri miqyaslı şəkildə, o cümlədən süni intellekt və maşın öyrənmə yanaşmaları ilə kvant təcrübələrindən öyrənmək imkanını istisna edir.”

Gələcəkdə bu tədqiqat potensial olaraq digər fizikləri kriptoqrafiya ilə əlaqəli anlayışlardan istifadə edərək kvant çox bədən fizikasının aspektlərini araşdırmaq üçün ruhlandıra bilər. Eyni zamanda, tədqiqatçılar istifadə etdikləri kriptoqrafiya əsaslı metodları təkmilləşdirməyi və əlavə tədqiqatlar aparmaq üçün onlardan istifadə etməyi planlaşdırırlar.

“Bizim işimiz kriptoqrafiyada çox təbii olan, lakin fizika üçün daha az olan “qara qutu” vəziyyətinə aiddir” deyə müəlliflər əlavə edirlər.

“Bu ideallaşdırılmış vəziyyətdə eksperimentalistə heç bir əlavə kontekst olmadan kvant vəziyyətinin nüsxələrinə giriş imkanı verilir. Əslində, kvant eksperimentləri öyrənmə protokollarını təkmilləşdirmək, o cümlədən SW-SSB-nin potensial aşkarlanması üçün istifadə edilə bilən sistem haqqında bir çox əvvəlki məlumatlara çıxış əldə edir.

“Gələcəkdə bu əvvəlki məlumatların daha çoxunu daxil etmək və açıq sistemlərdə maddənin fazalarının səmərəli öyrənilməsi üçün tələbləri kəskinləşdirmək maraqlı olacaq. Bu yanaşmanı kvant materiyasında digər növ faza və ya hadisələrə tətbiq etmək də maraqlı olacaq.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley 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: Xiaozhou Feng et al, Hardness of Observing Strong-to-Leak Symmetry Breaking, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/1xzd-g9s5 . arXiv- də : DOI: 10.48550/arxiv.2504.12233

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv  

© 2025 Science X Network