نخستین مشاهده تغییر فاز کوانتومی

تغییر فاز چیزی است که ما به طور روزانه شاهد رخ دادن آن هستیم؛ مثلا وقتی یخ به آب تبدیل می‌شود، یا آب درون کتری به بخار. در حالی‌که مشاهده این تغییر فاز برای ما آسان است، تغییر فازهایی در ابعاد کوانتومی رخ می‌دهد که نقش بسیار مهمی در فیزیک دارند و مشاهده‌ آن‌ها برای ما دشوار است و تا به حال کسی آن‌ها را به صورت آزمایشگاهی مشاهده نکرده بود.

 در این مورد تیمی از محققان از انستیتو دانش و تکنولوژی استرالیا شاهد تغییر فاز یک سیستم کوانتومی از کدر به شفاف و مجدادا کدر بودند. این تغییرفاز که شکست انحصار فوتونی نام دارد، تنها دو سال قبل پیش‌بینی شده بود. « جوهانس فینک» محقق ارشد این پژوهش می‌گوید:« ما شاهد این تغییر فاز تصادفی بین تیره و شفاف بودیم که تاییدی است بر پیش‌بینی‌های قبلی».

این مشاهده به محققان این امکان را می‌دهد، که این سیستم‌ها را بهتر مطالعه کرده و در آینده کنترل بهتری روی سیستم‌های کوانتومی داشته باشند.

اما این پدیده چیست؟

تغییر فاز به وسیله تغییر یک پارامتر کنترل می‌شود، مثلا در مورد ذوب شدن یخ پارامتر مورد نظر دما است. وقتی دمای کلی یک سیستم به بالای صفر برسد یخ شروع به آب شدن می‌کند. اما شکست انحصار فوتونی به وسیله میزان نیرویی که به سیستم تزریق می‌شود اتفاق می‌افتد، نه تغییر دما.

در واقع سیستم‌های کوانتومی با سیستم‌های تشکیل شده از مواد روزمره تفاوت دارند. در این مورد محققان یک میکروچیپ را که یک کیوبیت ( بیت کوانتومی) در آن پیچیده بود، انتخاب کرده امواج مایکروویو را به درون آن دمیده‌اند. در این صورت یک فوتون ناشی از این دمیدن نیرو درون سیستم رخنه کرده و با به دام افتادن، آن را کدر می‌کند. اما با افزایش نیرو فوتون از بند رها شده و سیستم دوباره شفاف می‌شود.

این آزمایش تنها 1.6 میلی ثانیه زمان برده است، اما گام مهمی در کنترل سیستم‌های کوانتومی، مثل پردازنده‌ها و در نتیجه کامپیوتر‌ها محسوب می‌شود. 

علی رنجبران

No tags for this post.