ظهور پاراپارتیکل ها؛ گامی به سوی نسل جدید فناوری های کوانتومی

دانشمندان دانشگاه رایس و موسسه ماکس پلانک برای اپتیک کوانتومی چارچوب نظری جدیدی برای پدیده ای به نام «پاراپارتیکل» ارائه کرده اند. پاراپارتیکل ها موجوداتی هستند که با قوانین پاراآمار تعریف می شوند و در دسته بندی سنتی فرمیون ها و بوزون ها قرار نمی گیرند.

به گزارش کوانتوم اینسایدر این پژوهش نشان می دهد که پاراپارتیکل ها به عنوان تحریکات شبه ذره ای در مدل های خاص اسپین کوانتومی ظاهر می شوند و ویژگی های ترمودینامیکی منحصربه فردی دارند. همچنین آنها اصول جدیدی از استثنا های آماری ارائه می دهند که باعث گسترش درک ما از فیزیک ذرات می شود.

یکی از کاربرد های مهم این کشف استفاده از پاراپارتیکل ها در بهبود روش های تصحیح خطای کوانتومی است. این روش ها برای مقابله با شکنندگی حالت های کوانتومی در محیط های پر نویز و افزایش قابلیت اطمینان در محاسبات کوانتومی بسیار اهمیت دارند.

اگرچه این تحقیق پایه نظری قوی ای برای وجود پاراپارتیکل ها ارائه کرده است اما هنوز تأیید تجربی آنها چالشی بزرگ باقی مانده است. پژوهش های آینده احتمالاً بر روی سیستم های ماده چگال مواد توپولوژیکی و تنظیمات اتمی ریدبرگ تمرکز خواهند کرد تا وجود این ذرات را به صورت عملی بررسی کنند.

براساس این مطالعه که در مجله Nature منتشر شده پاراپارتیکل ها قوانین آماری جدیدی را معرفی کرده اند که با دسته بندی های متعارف فرمیون ها و بوزون ها تفاوت دارند. برخلاف «آنیون ها» که در سیستم های دوبعدی وجود دارند پاراپارتیکل ها به طور نظری می توانند در ابعاد بالاتر نیز پدیدار شوند.

محققان همچنین با طراحی مدل های قابل حل در سیستم های اسپین کوانتومی یک بعدی و دوبعدی نشان داده اند که پاراپارتیکل ها می توانند به عنوان شبه ذرات جدید در سیستم های ماده چگال ظاهر شوند. این موضوع می تواند منجر به کشف فاز های ماده عجیب و کاربرد های گسترده در فناوری های کوانتومی شود.

از سوی دیگر این پژوهش نشان داده که رایانه های کوانتومی می توانند به عنوان بستری برای ایجاد یا مشاهده پاراپارتیکل ها عمل کنند. این ارتباط متقابل بین پاراپارتیکل ها و ابزار های کشف آنها رویکردی جدید در فیزیک کوانتومی ارائه می دهد.

این پژوهش که توسط دانشمندان دانشگاه رایس و موسسه ماکس پلانک انجام شده است گامی مهم در بازنگری مفاهیم اساسی فیزیک ذرات محسوب می شود و می تواند در آینده به توسعه علم مواد مکانیک کوانتومی و محاسبات کوانتومی کمک کند.

انتهای پیام/