برهم‌نهی کوانتومی، این مفهوم اسرارآمیز از دنیای فیزیک کوانتوم، نه فقط یک ایده نظری پیچیده، بلکه شالوده و اساس عملکرد رایانه‌های کوانتومی نسل آینده است. این پدیده شگفت‌انگیز که در قلمرو ذرات زیراتمی حکمفرماست، به ذرات اجازه می‌دهد تا به طور همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند، قابلیتی که قدرت پردازشی بی‌نظیری را برای رایانه‌های کوانتومی به ارمغان می‌آورد.
به گزارش خبرنگار علمی ایونا به نقل از برنا, برهم‌نهی کوانتومی، مفهومی شگفت‌انگیز از دنیای فیزیک، پایه‌ای‌ترین منطق رایانه‌های کوانتومی را شکل می‌دهد.
علم فیزیک از دیرباز تلاش کرده است تا قوانین حاکم بر جهان هستی را در قالب اصولی ثابت و قابل پیش‌بینی تبیین کند. اما با پیشرفت ابزار‌های مشاهده و توانایی نفوذ به عمق ذرات زیراتمی، بشر به قلمرویی گام نهاد که قواعد آن کاملاً متفاوت با دنیای مرئی و قابل درک ماست. در این قلمرو، دیگر نمی‌توان به قطعیت از مکان، زمان یا وضعیت اشیاء سخن گفت.
این حوزه، قلمرو فیزیک کوانتومی است؛ جایی که «برهم‌نهی کوانتومی» یکی از بنیادی‌ترین و شگفت‌انگیزترین مفاهیم آن به شمار می‌رود. این پدیده نه‌تنها چالش‌های نظری مهمی را برای دانشمندان ایجاد کرده، بلکه امروزه به ستون فقرات فناوری‌هایی همچون رایانش کوانتومی بدل شده است.
فیزیک کوانتومی شاخه‌ای از علم فیزیک است که به مطالعه رفتار و ویژگی‌های ذرات بسیار ریز، مانند الکترون‌ها، فوتون‌ها، کوارک‌ها و اتم‌ها می‌پردازد. برخلاف دنیای ماکروسکوپی که در آن قوانین فیزیک کلاسیک نیوتنی به‌طور مؤثر عمل می‌کند، در دنیای میکروسکوپی، این قوانین کارایی خود را از دست داده و جای خود را به قوانینی می‌دهند که غیرمستقیم، احتمالی و حتی در نگاه اول غیرمنطقی به نظر می‌رسند.
در فیزیک کلاسیک، یک سیستم فیزیکی تنها می‌تواند در یک وضعیت مشخص در یک لحظه معین قرار گیرد. اما در فیزیک کوانتومی، اصل برهم‌نهی بیان می‌کند که یک ذره‌ی کوانتومی می‌تواند به‌طور همزمان در چندین وضعیت متفاوت قرار داشته باشد. این حالت تا زمانی ادامه دارد که ذره مورد مشاهده یا اندازه‌گیری قرار نگرفته باشد. پس از مشاهده، سیستم به‌طور ناگهانی به یکی از این وضعیت‌ها فرو می‌پاشد؛ فرآیندی که «فروریزش تابع موج» (Wavefunction Collapse) نامیده می‌شود.
به‌عنوان مثال، الکترونی که از یک دروازه کوانتومی عبور می‌کند، می‌تواند همزمان در مسیر چپ و راست قرار داشته باشد؛ پدیده‌ای که در آزمایش معروف «دو شکاف» به‌وضوح مشاهده شده است.
حالت‌های مختلف یک ذره کوانتومی با تابعی به‌نام «تابع موج» (Wave Function) توصیف می‌شود. این تابع، اطلاعات کاملی درباره‌ی احتمال حضور ذره در مکان‌ها یا وضعیت‌های مختلف ارائه می‌دهد. برخلاف توصیف قطعی در فیزیک کلاسیک، تابع موج تنها به‌صورت آماری و با احتمال معین، حضور یا ویژگی‌های ذره را مشخص می‌کند. تا زمانی که اندازه‌گیری صورت نگرفته باشد، تابع موج همچنان ترکیبی از تمامی حالت‌های ممکن باقی می‌ماند؛ وضعیتی که با اصطلاح «برهم‌نهی» شناخته می‌شود.
یکی از شناخته‌شده‌ترین تلاش‌ها برای تبیین این پدیده، اندیشه‌ورزی مشهور «گربه شرودینگر» است که در سال ۱۹۳۵ توسط فیزیک‌دان اتریشی، اروین شرودینگر، مطرح شد. در این آزمایش ذهنی، گربه‌ای داخل جعبه‌ای مهر و موم‌شده قرار می‌گیرد. درون این جعبه، یک ذره‌ی رادیواکتیو، یک شمارنده گایگر، یک شیشه سم و یک چکش تعبیه شده‌اند. در صورتی که ذره دچار واپاشی شود، شمارنده آن را ثبت می‌کند، چکش فعال می‌شود و شیشه سم را می‌شکند؛ در نتیجه گربه می‌میرد. اما اگر واپاشی صورت نگیرد، گربه زنده می‌ماند.
از منظر فیزیک کوانتومی، تا زمانی که جعبه باز نشده و وضعیت گربه مشاهده نشده باشد، گربه همزمان در وضعیت زنده و مرده قرار دارد؛ یعنی در حالت برهم‌نهی. مشاهده وضعیت گربه باعث می‌شود یکی از این دو حالت تثبیت شود.
به گزارش ایونا نیوز ، دنیای فیزیک در تلاش برای درک عمیق‌تر کائنات، به قلمرویی شگفت‌انگیز به نام فیزیک کوانتومی وارد شده است که قوانین آن با فیزیک کلاسیکِ حاکم بر دنیای روزمره ما تفاوت‌های بنیادی دارد. این شاخه از علم به مطالعه رفتار ذرات بسیار ریز مانند الکترون‌ها و فوتون‌ها می‌پردازد؛ جایی که دیگر نمی‌توان با قطعیت از وضعیت یا موقعیت یک ذره صحبت کرد و مفاهیم احتمالی و غیرشهودی حاکم می‌شوند. در قلب این دنیای عجیب، پدیده‌ای به نام «برهم‌نهی کوانتومی» قرار دارد؛ مفهومی که می‌گوید یک ذره کوانتومی می‌تواند به طور همزمان در چندین حالت مختلف وجود داشته باشد. این اصل شگفت‌انگیز و بنیادین، نه‌تنها درک ما از واقعیت را به چالش می‌کشد، بلکه امروزه به عنوان پایه‌ای‌ترین اصل منطقی در ساخت و عملکرد رایانه‌های کوانتومی شناخته می‌شود و نویدبخش انقلابی در آینده محاسبات و فناوری است.
نظر شما
آخرین اخبار
اخبار پر بازدید
