به گزارش صدای شهر پژوهشی تازه نشان می‌دهد که پدیده پیچیده درهم‌تنیدگی کوانتومی صرف‌نظر از تعداد ابعاد فضازمان، از الگوی مشترکی پیروی می‌کند. این یافته که با بهره‌گیری از رویکردی موسوم به نظریه مؤثر حرارتی به دست آمده، می‌تواند گامی مهم در درک ساختار‌های بنیادین اطلاعات کوانتومی باشد.
به گزارش earth، درهم‌تنیدگی کوانتومی از مفاهیم کلیدی در حوزه رایانش کوانتومی، ارتباطات امن و اصلاح خطای کوانتومی به شمار می‌رود. با این حال فرمول‌بندی دقیق و جهان‌شمول آن در ابعاد بالاتر همواره چالش‌برانگیز بوده است.
تمرکز بر آنتروپی رنیی
تیم پژوهشی به سرپرستی یویا کوسوکی از مؤسسه مطالعات پیشرفته دانشگاه کیوشو با همکاری هیروسی اوگوری از مؤسسه کاولی دانشگاه توکیو و کلتک و سریدیپ پال از کلتک نشان داده‌اند که یک معیار استاندارد به نام آنتروپی رنیی (Rényi entropy) در شرایطی خاص شکل جهان‌شمولی به خود می‌گیرد. به طور مشخص، در حالت‌هایی که عدد تکرار (پارامتر n) کوچک باشد و مرز ناحیه مورد بررسی کروی فرض شود، این جهان‌شمولی به وضوح ظاهر می‌شود.
کوسوکی در توضیح این نتایج گفت: این نخستین بار است که نظریه مؤثر حرارتی در حوزه اطلاعات کوانتومی به کار گرفته می‌شود. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد این روش می‌تواند درک ما از ساختار‌های درهم‌تنیدگی کوانتومی را عمیق‌تر کند.
بخش عمده‌ای از نتایج دقیق درباره درهم‌تنیدگی تاکنون از سیستم‌های یک‌بعدی (یک بعد فضا به همراه زمان) به دست آمده است. ورود به ابعاد بالاتر به دلیل اثرات شکل خمیدگی و مرز‌ها پیچیدگی زیادی دارد. با این حال بسیاری از سیستم‌های کوانتومی از قانون مساحت پیروی می‌کنند؛ به این معنا که میزان درهم‌تنیدگی بیشتر با اندازه سطح مرز مقیاس می‌شود تا حجم کلی. یافته تازه جایگاه نظری این قانون را در شرایط کنترل‌شده تقویت می‌کند و به روشن‌تر شدن بخش‌های جهان‌شمول و مدل‌محور کمک می‌نماید.
چارچوب نظریه مؤثر حرارتی
در این پژوهش نظریه مؤثر حرارتی یک سامانه پیچیده کوانتومی را همچون یک سامانه گرمایی ساده‌تر مدل‌سازی می‌کند، اما پارامتر‌های انتخاب‌شده به گونه‌ای هستند که ویژگی‌های اصلی فیزیک را حفظ می‌کنند. در بازه کوچک n، این پارامتر‌ها به حداقل کاهش یافته و فرمول‌های ساده و عمومی به دست می‌آید. محققان همچنین توانستند تعداد سطوح درهم‌تنیدگی بالاتر از یک آستانه مشخص را برآورد کنند؛ محاسبه‌ای که یادآور فرمول مشهور کاردی در نظریه میدان‌های همدیس دوبعدی است.
تفاوت سیستم‌های دوبعدی و ابعاد بالاتر
در سامانه‌های دوبعدی به دلیل تقارن‌های ویژه امکان دستیابی به پاسخ‌های دقیق برای همه مقادیر n وجود دارد. اما پژوهش جدید نشان می‌دهد این روش در ابعاد بالاتر کارایی مشابهی ندارد، زیرا اثر خمیدگی و تغییرات دمای مؤثر در نزدیکی مرز‌ها قابل چشم‌پوشی نیست. با این حال، جهان‌شمولی در حد کوچک n همچنان پابرجا باقی می‌ماند.
پیوند با گرانش و فاز‌های ماده
این کنترل دقیق‌تر بر آنتروپی رنیی می‌تواند ابزار‌های عددی مانند شبکه‌های تانسوری و شبیه‌سازی‌های مونت‌کارلو را در تحلیل سامانه‌های چندجسمی بهینه‌تر کند. همچنین پلی میان فیزیک کوانتومی و گرانش ایجاد می‌کند، چرا که آنتروپی‌های رنیی نقش فعالی در محاسبات هولوگرافیک دارند؛ جایی که انتروپی به سطح‌های هندسی خاص در فضا ـ زمان‌های با ابعاد بالاتر ترجمه می‌شود.
این نتایج حتی می‌تواند به ابداع شیوه‌های جدید برای طبقه‌بندی فاز‌های ماده منجر شود چراکه داده‌های جهان‌شمول مرتبط با شکل و مرز، همچون اثر انگشت‌هایی برای سامانه‌های کوانتومی عمل می‌کنند.
این مطالعه در نشریه معتبر Physical Review Letters منتشر شده است.
انتهای پیام/
Source link
