سلسلة ندوات مركز البحوث الكمية - البروفيسور اندريا البيرتي

العنوان:

أمواج المادة في سرعتها الكمية القصوى

ملخص:

ما السرعة التي يمكن للنظام الكمومي ان يتطور فيها بين حالتين؟ لا يعتبر هذا السؤال مهماً بسبب طبيعته الأساسية فحسب، بل إن له آثار بعيدة المدى على التقنيات الكمومية المستقبلية. وكما أن هناك حدان معروفان مشهوران لمعدل التطور الأقصى، وقد سمي كل منهما على اسم مكشفيه وهما: "ماندلستام-تم"، و "مارغولوس-ليفيتين". وعلى الرغم من الخصائص الهامة التي يمتازان بها، إلا أنه لم يتم التحري إلا في حد "ماندلتسام-تم" فقط حتى الآن، وحصراً في الأنظمة ثنائية المستوى الفعالة.

سوف نتطرق في هذه الندوة إلى دراسة تجريبية حديثة قمنا من خلالها بوضع الحدين تحت الاختبار في نظام متعدد الطبقات. تتكون التجربة من متابعة الديناميات الكمومية لموجة المادة بدقة زمنية عالية تنزلق إلى أسفل القدرات البصرية. ومن خلال القياسات التي قمنا بها، تمكنا من الكشف عن تقاطع بين حدي السرعة الكمومية بالاعتماد على توزيع الطاقة للحالة الكمية. وقد وجدنا فرقاً مذهلاً بين نظام ذي مستويين ونظام متعدد المستويات، أي لا تؤدي إثارة نظام متعدد المستويات إلى تشبع حد السرعة ولكن ينتج عنه انحراف عالمي صغير عنه، وهو ما لم يكن متوقعاً.

كما سنتطرق في الجزء الثاني من هذه الندوة إلى سؤال جدير بالطرح وهو عن أسرع طريق، أي الزمن القصير الكمي، لنقل الذرّة بين مواقع بعيدة. ونوضح النقل المتماسك لموجة المادة الذرية على مسافة 15 ضعف حجمها في أقصر وقت ممكن. وبسبب البعد الكبير بين الموقعين، فإن الحدين أعلاه يفشلان في التقاط النطاق الزمني ذي الصلة. في المقابل، أظهرنا أن التحكم الكمي الأمثل يوفر حلولاً لمشكلة الزمن الجزئي الكمي.

تعتبر النتائج التي توصلنا لها، والتي تحدد حدود السرعة الكمية التي تتجاوز النظام البسيط ذي المستويين، بالغة الأهمية لفهم الأداء النهائي لأجهزة الحوسبة الكمومية والتقنيات الكمومية المتقدمة ذات الصلة.