فیزیکدانان ریاضی اتصال مغناطیس کوانتومی فوق آهسته به فیزیک فوق سریع سیاهچاله را شکستند.

این مقاله با توجه به روند و سیاست‌های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

تیمی به رهبری فیزیکدانان دانشگاه بوفالو یک راه حل ریاضی پیدا کرده اند که نشان می دهد چگونه یک آهنربای کوانتومی ناامید می تواند از رفتار بسیار آهسته به رفتار فوق سریع و بسیار درهم تنیده شبیه به یک سیاهچاله تبدیل شود.

راه حل آنها شیشه های چرخشی را - حالت هایی از ماده که در آن آهنرباهای اتمی در جهت های نامنظم قرار می گیرند و به طور موثر در محل منجمد می شوند - به حالت های سریع و درهم تنیده ماده که توسط مدل Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) توصیف شده و برای مطالعه فیزیک سیاهچاله ها، آشوب کوانتومی و سایر پدیده های عجیب و غریب استفاده شده است، متصل می کند.

جمیر مارینو، دکترای دکتر، استادیار فیزیک در کالج هنر و علوم UB و نویسنده ارشد مطالعه این تیم که در 17 سپتامبر در Physical Review Letters منتشر شد، می‌گوید: «ما اساسا ریاضیاتی را یافته‌ایم که توضیح می‌دهد چگونه ماده می‌تواند از میان کندترین حالت‌های دینامیک کوانتومی به سریع‌ترین حالت‌ها برود.

مارینو با سوبیر ساچدف، دکترا، استاد فیزیک هرچل اسمیت در دانشگاه هاروارد، که برای اولین بار مدل SYK را همراه با جینو یو پیشنهاد کرد، همکاری کرد.

نویسنده اول، حسین حسین آبادی، دکترا، دانشجوی کارشناسی ارشد سابق در آزمایشگاه مارینو است که اکنون یک محقق برجسته مستقل پسا دکتری در موسسه ماکس پلانک برای فیزیک سیستم های پیچیده در آلمان است.

در یک شیشه چرخشی، چرخش های مغناطیسی نامنظم به اختلالات بسیار آهسته پاسخ می دهند و به اطلاعات اجازه می دهند برای دوره های طولانی در دام باقی بمانند. این موضوع باعث می‌شود که عینک‌های چرخشی برای فناوری‌هایی که نیاز به حفظ اطلاعات دارند، و همچنین برای حل مشکلات بهینه‌سازی پیچیده‌ای که در هوش مصنوعی ایجاد می‌شوند، مرتبط باشند.

رفتار SYK در انتهای دیگر قرار دارد. ذرات آنقدر در هم پیچیده می‌شوند که اطلاعات به سرعت در میان آنها پخش می‌شود یا در هم می‌آیند - شبیه به نحوه درهم ریختن اطلاعات در سیاه‌چاله.

مارینو و تیمش در تلاش بودند تا درک بهتری داشته باشند که با قوی‌تر شدن نوسانات کوانتومی، به‌ویژه در دماهای بسیار پایین که توصیف رفتار آن از نظر ریاضی دشوار است، چه اتفاقی برای یک شیشه چرخشی می‌افتد.

با استفاده از تکنیک‌های تئوری میدان کوانتومی مبتنی بر روشی غیر متعارف برای نمایش اسپین‌ها، آنها توانستند آنچه را که با کاهش دما اتفاق می‌افتد را بررسی کنند. در کمال تعجب، آنها دریافتند که به جای اینکه به سادگی منجمدتر شود، شیشه چرخش می تواند جای خود را به دینامیک بسیار درهم تنیده و سریع که توسط مدل SYK توصیف شده است بدهد.

نوسانات آرایش قفل شده چرخش ها را مختل می کند و در نهایت باعث می شود که ذرات آنقدر در هم پیچیده شوند که هویت فردی خود را از دست بدهند.

مارینو می گوید: «شما معمولا فکر می کنید که کاهش دما چیزی را حتی بیشتر منجمد می کند. اما در اینجا، اثرات کوانتومی اساسا می توانند شیشه چرخش را ذوب کنند و شما را از دینامیک بسیار کند به دینامیک بسیار سریع ببرد.

او می افزاید: «درک این انتقال – و همه حالت های بین آن – در نهایت می تواند به کنترل بهتر ذخیره سازی و گسترش اطلاعات در فناوری های کوانتومی کمک کند.

حسین حسین آبادی و همکاران، گذر از انتقاد ساچدف-یه کیتایف در یک شیشه اسپین هایزنبرگ کوانتومی با برد بی نهایت، نامه های نقد فیزیکی (2026). DOI: 10.1103/81qf-zd3y. در arXiv : arxiv.org/abs/2603.11263

اطلاعات مجله: Physical Review Letters , arXiv

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →