کشف نظم پنهان در دنیای کوانتوم

پژوهشگران دانشگاه هانگ کونگ با همکاری بین‌المللی، رمز رفتارهای غیرمعمول «نقاط بحرانی کوانتومی رهاشده» را کشف کردند، این نقاط مرموز، مرز بین دو حالتِ متفاوت از نظم کوانتومی را نشان می‌دهد و درک آن‌ها می‌تواند انقلابی در فناوری‌های آینده همچون ابررساناها و رایانه‌های کوانتومی ایجاد کند.

به گزارش ساینس دیلی، در دنیای کوانتوم، ذرات برخلاف قوانین کلاسیک فیزیک رفتار می‌کنند، مطالعه جدیدی که در Science Advances منتشر شده، پرده از اسرار «نقاط بحرانی کوانتومی رهاشده» (DQCPs) برداشته است، این نقاط مرزهای بین دو حالتِ متفاوتِ نظم کوانتومی (نه نظم و بی‌نظمی) را مشخص می‌کنند و رفتار آن‌ها از قوانین استاندارد فیزیک پیروی نمی‌کند.

چالش نظریه لاندو: برخلاف انتقال فازهای معمول (همچون یخ زدن آب)، DQCPs در دمای صفر مطلق (-۲۷۳.۱۵°C) و تحت نوسانات کوانتومی رخ می‌دهند، نظریه کلاسیک لاندو قادر به توضیح این پدیده نیست، زیرا این نقاط بین دو حالتِ «مرتب» با تقارن‌های متفاوت قرار دارند.

تیم پژوهشی به رهبری زی یانگ منگ از دانشگاه هانگ کونگ با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته مونتکارلو کوانتومی و تحلیل آنتروپی درهم‌تنیدگی (معیاری برای سنجش ارتباطات کوانتومی ذرات)، رفتار این نقاط را در مدل‌های اسپینی SU(N) بررسی کردند.

نتایج نشان داد در سیستم‌هایی با تقارن پایین (N کوچک)، رفتار آنتروپی با پیش‌بینی‌های انتقال فاز پیوسته هم‌خوانی ندارد، اما با افزایش N به آستانه بحرانی، الگوها به نقاط ثابت همریخت (نشانگر انتقال فاز پیوسته) نزدیک می‌شوند، درک DQCPs مسیر طراحی موادی با خواص انقلابی همچون شبه‌فلزهای وایل یا مایعات اسپینی کوانتومی را هموار می‌کند.

این پژوهش با مشارکت دانشگاه‌هایی همچون ییل، کالیفرنیا، و TU Dresden انجام شد، منگان سونگ، دانشجوی دکترای دانشگاه هانگ کونگ و همکارانش تأکید می‌کنند: «این کشف، دروازه‌ای به شناخت جهان‌های کوانتومی ناشناخته است.»

منبع: ایمنا