يؤكد علماء الفيزياء ميكانيكا الكم في نظام يتكون من 73 كيوبت
قام فريق دولي من علماء الفيزياء بتطوير كاشف كذب كمي باستخدام اختبار بيل للتحقق من السلوك الكمي الحقيقي في الأنظمة الكبيرة. من خلال اختبار ما يصل إلى 73 كيوبت، أظهروا ارتباطات مستحيلة في الفيزياء الكلاسيكية. يؤكد هذا الاختراق أن الحواسيب الكمية تظهر تأثيرات كمية أصيلة على نطاق واسع.
لقد أنشأ علماء فيزياء من جامعة ليدن في هولندا، وجامعة تسينغهوا في بكين، وجامعة تشيجيانغ في هانغتشو اختبارًا صارمًا لتحديد ما إذا كانت الأنظمة الكمية الكبيرة تتبع ميكانيكا الكم حقًا أم تقلدها فقط. يُدعى 'كاشف الكذب الكمي'، يعتمد التجربة على اختبار بيل، الذي صممه الفيزيائي جون بيل في الأصل، لاكتشاف عدم التوطين الكمي، حيث تؤثر الجسيمات على بعضها البعض فورًا عبر المسافات، وهو ظاهرة تم الاعتراف بها بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2022.
دفع الفريق، الذي يشمل علماء الفيزياء النظريين جوردي تورا، وباتريك إيمونتس، والمرشحة للدكتوراه منغياو هو من ليدن، بالإضافة إلى زملاء من المؤسسات الأخرى، الحدود من خلال فحص ارتباطات بيل في أنظمة تصل إلى 73 كيوبت، وهي الوحدات الأساسية للحواسيب الكمية. بدلاً من قياس هذه الارتباطات المعقدة مباشرة، قاموا بتحسين لتقليل الطاقة، وهي مهمة تتعامل معها الأجهزة الكمية بكفاءة.
باستخدام معالج كمي فائق التوصيل، أنشأ الباحثون حالة كمية خاصة عبر 73 كيوبت وسجلوا مستويات طاقة أقل بكثير مما يمكن تحقيقه كلاسيكيًا، مع فرق يبلغ 48 انحرافًا معياريًا، مما يشير إلى نتائج غير محتملة بسبب الصدفة. كما أكدوا ارتباطات بيل متعددة الأجزاء الحقيقية، التي تتطلب مشاركة جميع الكيوبت، نجحوا في ذلك حتى 24 كيوبت في سلسلة من حالات الطاقة المنخفضة.
تحكم ميكانيكا الكم في سلوك الجسيمات الصغيرة مثل الذرات والإلكترونات، وتتميز بتأثيرات غير بديهية مثل عدم التوطين. يمثل هذا الدراسة أول شهادة لمثل هذا السلوك الكمي العميق في أنظمة من هذا الحجم، مما يثبت أن الحواسيب الكمية ليست أكبر فقط بل أكثر أصالة كمية. تمهد النتائج الطريق لتحسين الاتصالات الكمية، وتشفير أكثر أمانًا، وخوارزميات كمية متقدمة.