ربما تكون Google قد خلقت حالة جديدة جامحة للمادة: بلورات الوقت

يقول العلماء إنهم وضعوا بلورة زمنية بعيدة المنال داخل كمبيوتر كمومي.
تنتهك بلورات الزمن بعض قوانين الفيزياء – ولا سيما قانون إسحاق نيوتن الأول للحركة – بنفس الطريقة التي تنتهك بها العديد من الظواهر الكمومية.

يتم بناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية في غرف فائقة التبريد تسمى cryostats.

يدعي علماء من جميع أنحاء العالم أنهم سخروا بلورة زمنية داخل كمبيوتر كمومي. إذا كان هذا صحيحا ، فإن اكتشافهم – كما هو موضح في ورقة بحثية قبل الطباعة في 28 يوليو – يمكن أن يغير العالم بين عشية وضحاها تقريبا بمصدر طاقة غير محدود وكسر القواعد من شأنه أن يجلب أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى الوقت الحالي.

كما يشير The Next Web بذكاء ، قد يكون هذا “أهم اختراق علمي في حياتنا”. ولكن لفهم السبب ، دعونا أولا نفحص العلاقة المعقدة بين بلورات الوقت والحوسبة الكمومية.

ما هو الوقت الكريستال؟

بلورة الزمن هي مرحلة خاصة من المادة تتغير باستمرار ، ولكن لا يبدو أنها تستخدم أي طاقة. يقول العلماء إن هذا يعني أنه ينتهك قانون إسحاق نيوتن الأول للحركة ، والذي يتعامل مع القصور الذاتي – مقاومة الجسم للتغيير أثناء الحركة.

لا يتوقف الرخام المتداول ما لم تعمل عليه قوى أخرى ، على سبيل المثال. لكن من التجربة ، أنت تعلم أنه سيتوقف في النهاية بسبب قوى مثل الاحتكاك. إذا كان الرخام الخاص بك عبارة عن بلورة زمنية ، فلن يتوقف حرفيا.

لذلك ، تعمل بلورات الوقت مثل المواد فائقة التوصيل (مثل الزئبق أو الرصاص). الموصلية الفائقة هي ظاهرة كمية في الطبيعة حيث تقوم بعض المواد بتوصيل الكهرباء الحالية المباشرة دون أي فقد للطاقة إذا تم تبريدها تحت درجة حرارة معينة. كما أنها تطرد المجالات المغناطيسية ، وفقا لوزارة الطاقة الأمريكية.

مرة أخرى ، هذا يعني أن بلورات الوقت تكسر القواعد. هذه المرة، القانون الثاني للديناميكا الحرارية، الذي ينص على أن الاضطراب، أو الإنتروبيا، سيزداد دائما.

بعبارة أخرى: الكون يتحرك دائما نحو التغيير. لكن بلورات الوقت هي كسر كبير للقواعد لا يحب التغيير ، مما يعني أن اضطرابهم يظل مستقرا بمرور الوقت. في الواقع ، هذا يجعل بلورات الوقت مرحلة جديدة تماما من المادة.

لماذا هذا مهم؟ هذا يعني في الأساس أن بلورات الوقت يمكن أن تتأرجح بين الأشكال دون استخدام أي طاقة. في سيناريو قطة شرودنجر ، على سبيل المثال ، سوف تتحلل الذرات المشعة ولا تتحلل ، وتقتل القطة ولا تقتل القطة ، ذهابا وإيابا مليون مرة دون استخدام أي طاقة. هذا حقا يمكن أن يستمر إلى الأبد (الاعتذار للقط) ، ومن هنا جاء اسم “بلورة الوقت”.

بلورات الوقت ، تعرف على الحوسبة الكمومية

هناك سبب يجعلنا نذكر قطة شرودنغر: يمكن أن تغير بلورات الزمن قواعد اللعبة بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، والتي غالبا ما ينظر إليها الفيزيائيون على أنها الخطوة الطبيعية التالية من حيث قوة الحوسبة – فهي تعمل على المستوى الجزيئي الأكثر أهمية وحتى الجسيمات ، بعد كل شيء.

كما أنها تستفيد من أفكار مثل مرور الإلكترونات حول المواد الصلبة (حرفيا ما هي الكهرباء!) ، وتمثل تحديا كبيرا لعلماء الكمبيوتر للغز. فكر في الحوسبة الكمومية مثل “الذهاب إلى المريخ” للحوسبة.

وعلى مستوى أكثر عملية ، هناك طرق توفر بها أجهزة الكمبيوتر الكمومية وصولا خاصا إلى الأفكار التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية التقليدية إدارتها. هذا هو المكان الذي تلعب فيه بلورات الوقت دورا ، إذا أظهرت مراجعة الأقران أن أبحاث Google صالحة.

تستخدم أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية ، مثل تلك التي قد تقرأ عليها هذه القصة ، بوابات منطقية تعمل وتغلق ، لذلك يعتمد كل شيء في جهاز الكمبيوتر الخاص بك على حالتين فقط: تشغيل وإيقاف ، ضوء ومظلم ، 1s و 0s ، النظام الثنائي بأكمله.

إن إدخال الكيوبتات (البتات الكمومية ، والتي غالبا ما تكون ذرة واحدة من عنصر مع إلكترون يتم التحكم فيه بعناية) يعكر المياه ، سواء عن طريق إضافة حالات محتملة أكثر من مجرد التشغيل والإيقاف ، أو عن طريق إضافة أساس كامل من عدم اليقين الذي يعقد الصورة.

لماذا يريد العلماء شكلا معقدا وأقل قابلية للتنبؤ من الحوسبة؟ حسنا ، الكثير من الأسئلة التي يجب على العلماء طرحها على أنفسهم تتضمن أكثر من نتيجتين ثنائيتين. وهذا بدوره يترجم إلى تحديات الحوسبة الرياضية لأجهزة الكمبيوتر التقليدية.

فكر في اختيار رقم بين 1 و 100. سيسجل الكمبيوتر التقليدي هذه القيمة بتنسيق ثنائي ، بالطبع ، ولكنه سيسجل أيضا الرقم نفسه كثنائي قيد التشغيل أو الإيقاف. هناك 99 ثنائيا آخر تمثل الأرقام الأخرى التي لم تخترها. هناك الكثير من المتغيرات التي يجب تتبعها لشيء بسيط للغاية.

تخيل الآن أن الرقم بين 1 و 100 هو في الواقع نتيجة لشيء مثل تربية الحيوانات ، أو خطة لمحرك الاعوجاج. في الواقع ، هناك الآلاف أو الملايين أو حتى أكثر من الاحتمالات. بدلا من محاولة “إجبار” جهاز كمبيوتر ثنائي على القيام بالعمل بطريقة محرجة ، قد يساعد الكمبيوتر الكمومي العلماء على تمثيل ما يحدث بشكل طبيعي.

هذا هو المكان الذي تقدم فيه بلورات الوقت أيضا وعدا أكثر من الحوسبة الكمومية للبتات الكمومية وحدها. البلورات الزمنية مستقرة، ولكنها تنبض على فترات مثيرة للاهتمام، مما يعني أنها قد تساعد العلماء على دراسة أشياء مثل الأنماط المتكررة أو الأرقام العشوائية، مع آثار مماثلة في العلوم الطبيعية وخارجها.

كيف ابتكر العلماء بلورة زمنية؟

بالنسبة لهذا البحث – الذي لم تتم مراجعته بعد من قبل الأقران لنشره في مجلة أكاديمية – تعاونت مجموعة من أكثر من 100 عالم من جميع أنحاء العالم مع Google Quantum الذكاء الاصطناعي ، وهي مبادرة مشتركة بين Google و NASA وجمعية أبحاث الفضاء الجامعية غير الربحية. هدفها هو تسريع البحث في الحوسبة الكمومية وعلوم الكمبيوتر.

في الورقة البحثية، يصف العلماء بناء منصة مجهرية خاصة حيث تكون بلورة الوقت محاطة ببتات فائقة التوصيل، وهي جزيئات خاصة هي الخبز والزبدة للحوسبة الكمومية.

يوجد الكمبيوتر الكمومي داخل cryostat ، وهي غرفة تبريد فائقة يتم التحكم في درجة حرارتها وتحافظ على جميع المواد في درجة حرارة منخفضة للغاية للحالات المتقدمة مثل الموصلية الفائقة أو بلورات الوقت (يعتمد الاندماج النووي أيضا على cryostats كوسيلة للحفاظ على المعدات في درجة الحرارة المناسبة لاحتواء حرارة الاندماج غير العادية).

سيكون هذا ، وفقا لتقارير مجلة كوانتا ، أول عرض ناجح تماما لبلورة زمنية. هذه صفقة كبيرة جدا ، مع الأخذ في الاعتبار مدى صعوبة بناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية وصيانتها.

ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن الكيوبتات غير مستقرة، وتتصرف بشكل مختلف عندما تكون تحت الملاحظة مقارنة بتركها بمفردها. بلورات الوقت ، في الوقت نفسه ، مستقرة.

ليس من المستغرب أن تقود Google الشحنة نحو الحوسبة الكمومية القوية ، والتي سميت على اسم المصطلح الرياضي ل 1 متبوعا ب 100 صفر: googol.

ولكن ماذا سيحدث لواحدة من أكبر الشركات في العالم وأكثرها انتشارا والتي تمتلك أحدث تقنيات الحوسبة على الإطلاق؟ قد يستغرق الأمر وقتا من الكمبيوتر الكمومي الذي يعمل بالكريستال لإجراء هذا التنبؤ.

المصدر / popularmechanics