பொருளின் முற்றிலும் புதிய கட்டத்தை உருவாக்குகின்றன
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் முதல் குறிக்கோள்களில் ஒன்று, சாதாரண கணினியில் படிக்க முடியாத வினோதமான குவாண்டம் அமைப்புகளை மீண்டும் உருவாக்குவதாகும். ஒரு இருண்ட குதிரை குவாண்டம் சிமுலேட்டர் இப்போது அதைச் செய்துள்ளது.
குவாண்டம் கணினிகள், ஆர்வலர்களின் கணிப்பு, ஒரு நாள் அதிசயங்களுக்கு முடிவே இல்லை - டிஜிட்டல் குறியாக்கங்களை உடைப்பது முதல் அதிசய மருந்துகளை வடிவமைத்தல் வரை. இருப்பினும், இந்த ஆரம்ப கட்டத்தில், பல குவாண்டம் அல்காரிதம்களின் நன்மை ஊகமாகவே உள்ளது. துணை அணு மட்டத்தில் தேவையான கட்டுப்பாட்டைப் பயன்படுத்துவது கூட சாத்தியமா என்று சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆச்சரியப்படுகிறார்கள். ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியலாளர் மார்கஸ் கிரேனர் கூறுகையில், "இது மிகவும் கடினமான இலக்கு.
இன்னும் முழுமையான குவாண்டம் கணினிகள் இல்லாவிட்டாலும், இயற்பியலாளர்கள் தொடர்புடைய, மிகவும் சிறப்பு வாய்ந்த இயந்திரங்களை - குவாண்டம் சிமுலேட்டர்கள் - புலத்தின் ஆரம்ப நோக்கங்களில் ஒன்றை உணர பயன்படுத்துகின்றனர்: குவாண்டம் அமைப்புகளின் பைசண்டைன் நடத்தையை பின்பற்ற.
ரிச்சர்ட் ஃபெய்ன்மேன் 1981 ஆம் ஆண்டு ஒரு விரிவுரையில் கூறியது போல், "இயற்கை பாரம்பரியமானது அல்ல, அடடா, நீங்கள் இயற்கையின் உருவகப்படுத்துதலை உருவாக்க விரும்பினால், அதை குவாண்டம் இயந்திரமாக்குவது நல்லது."
கடந்த சில ஆண்டுகளில், பாரிஸ் மற்றும் கேம்பிரிட்ஜ், மாசசூசெட்ஸில் உள்ள குழுக்கள், இருண்ட குதிரை வகை குவாண்டம் சிமுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி இந்த முடிவுக்கு பெரும் முன்னேற்றம் அடைந்துள்ளன. ஒரு கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரில் நகலெடுக்க மாதங்கள் அல்லது அதற்கும் அதிகமான கால அவகாசம் எடுக்கும் தொடர் உருவகப்படுத்துதல்களை அவர்கள் செய்துள்ளனர்.
"அவர்கள் இயற்பியலின் சில எல்லைகளை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்" என்று தற்போது நியூ மெக்ஸிகோ பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள தொழில்நுட்பத்தின் முன்னோடியான இவான் டாய்ச் கூறினார்.
இன்று கேம்பிரிட்ஜ் குழு அவர்களின் மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்பை வெளியிட்டது: குவாண்டம் ஸ்பின் திரவம் எனப்படும் பொருளின் மழுப்பலான நிலையை கண்டறிதல், இது ஒரு நூற்றாண்டு பழமையான முன்னுதாரணத்திற்கு வெளியே உள்ளது. இது கவர்ச்சியான நிலையைக் கணிக்கும் கிட்டத்தட்ட 50 ஆண்டுகால கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்துகிறது. உண்மையிலேயே பயனுள்ள உலகளாவிய குவாண்டம் கணினியை உருவாக்கும் கனவை நோக்கிய ஒரு படியையும் இது குறிக்கிறது.
"அல்ட்ராகோல்ட் அணு சோதனைகளின் முழு வரலாற்றையும் நான் எடுத்துக் கொண்டால், இது இந்த துறையில் மிகவும் ஈர்க்கக்கூடிய மற்றும் அற்புதமான சோதனைகளில் ஒன்றாக இருக்கலாம்" என்று பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் அமுக்கப்பட்ட பொருளின் கோட்பாட்டாளர் எஹுட் ஆல்ட்மேன் கூறினார்.
நடுநிலையாக இருத்தல்
புதிய வேலை, நடுநிலை அணுக்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு ஒரு புதிய அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது. சூப்பர் கண்டக்டிங் சர்க்யூட்கள் அல்லது சிக்கிய அயனிகள் போன்ற பிரபலமான குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பங்களை விட இந்த முறை பின்தங்கியிருந்தாலும், நடுநிலை அணுக்கள் குவாண்டம் பொறியாளர்களின் கற்பனைகளை நீண்ட காலமாக கைப்பற்றிய சிறப்பு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன.
ஒரு குவாண்டம் கம்ப்யூட்டரை உருவாக்குவதற்கான திறவுகோல், இரண்டு முரண்பாடான தேவைகளை பூர்த்தி செய்யும் குவிட்களின் தொகுப்பை - கிளாசிக்கல் பிட்களுக்கு ஒத்த குவாண்டம் பொருள்களை ஒன்று சேர்ப்பதாகும். குவிட்கள் முதலில் வெளி உலகத்திலிருந்து ஃபயர்வால் செய்யப்பட வேண்டும், இல்லையெனில் அதிர்வுகளும் வெப்பமும் அவற்றின் குவாண்டம் மோஜோவை அழித்துவிடும். இருப்பினும், அவை ஒரே நேரத்தில் அணுகக்கூடியதாகவும் கையாளக்கூடியதாகவும் இருக்க வேண்டும்.
நடுநிலை அணுக்கள் இந்த கோரிக்கைகளை சிறப்பாக சமன் செய்கின்றன, ஆதரவாளர்கள் கூறுகின்றனர். லேசர் கற்றைகள் ஒரு டிராக்டர் கற்றை போன்ற அணுக்களை கைப்பற்றி நகர்த்தலாம், வெளிப்புற குறுக்கீடுகளிலிருந்து பாதுகாக்கும். ஒரு கூடுதலான லேசர் துடிப்பானது, ஒரு கிளாசிக்கல் பிட்டில் புரட்டுவது போல, மிகைப்படுத்தப்பட்ட "ரைட்பெர்க்" நிலைக்கு அணுக்களை உமிழும். விமர்சன ரீதியாக, இந்த நடுநிலை அணு குவிட்டுகள் ஒரே நேரத்தில் பெரியதாகவும் சிறியதாகவும் இருக்கும் "சூப்பர்போசிஷன்களை" எடுத்துக்கொள்ளலாம் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான இரண்டு அத்தியாவசிய பொருட்கள் - "சிக்கல்" மூலம் தொலைதூரத்தில் ஒன்றையொன்று இணைக்க முடியும்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு தசாப்தங்களாக நடுநிலை அணுக்கள் மீது தங்கள் கட்டுப்பாட்டை நீட்டித்து வருகின்றனர். முன்னோடி குழுக்கள் 2001 இல் லேசர் “சாமணம்” மூலம் ஒற்றை அணுக்களைப் பிடித்தன, பின்னர் 2010 இல் ஜோடி அணுக்களைப் பிடித்தன. 2016 இல் கேம்பிரிட்ஜ் மற்றும் பாரிஸில் உள்ள குழுக்கள் டஜன் கணக்கான அணுக்களின் கூட்டங்களை எவ்வாறு சண்டையிடுவது என்பதை ஆராய்ந்தபோது ஒரு முன்னேற்றம் ஏற்பட்டது. அடுத்த தலைமுறை இயந்திரங்கள் மூன்று இலக்கங்களை எட்டியுள்ளன, இதனால் கணினிகள் குவாண்டம் நிகழ்வுகளின் சக்திவாய்ந்த சிமுலேட்டர்களை உருவாக்குகின்றன.
"நாங்கள் 100 அல்லது 50 குவிட்களுக்கு எதிராக 256 குவிட்களைப் பற்றி பேசுகிறோம்," டாய்ச் கூறினார். "அது உண்மையில் முக்கியமானது."
குவாண்டம் பொருளின் கட்டங்களை ஆய்வு செய்ய ஆராய்ச்சியாளர்கள் நடுநிலை அணுக்களின் இந்த கட்டங்களைப் பயன்படுத்தி வருகின்றனர். இவை திரவம் மற்றும் திடப்பொருளின் பழக்கமான கட்டங்களைப் போன்றது, ஆனால் மிகவும் கவர்ச்சியான மற்றும் சிக்கலான உள்ளமைவுகளுடன் சூப்பர்போசிஷன் மற்றும் சிக்கலைக் கலவையில் வீசுவதன் மூலம் செயல்படுத்தப்படுகிறது. குவாண்டம் கட்டங்களை ஆராய்வது ஒரு அடிப்படை நோக்கமாகும், ஆனால் இது உயர் வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டிக்கு என்ன காரணம் என்பதைப் புரிந்துகொள்வது போன்ற நடைமுறை பயன்பாடுகளையும் கொண்டிருக்கலாம்.
அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலாளர்கள் இயற்கையில் காணப்படும் படிகங்களைப் பயன்படுத்தி அத்தகைய கட்டங்களைப் படிக்கிறார்கள் மற்றும் அவை அவற்றின் ஆய்வகங்களில் என்ன வளரலாம். ஆனால் நடுநிலை அணு ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் விஷயத்தை நெகிழ்வாக "நிரல்" செய்யலாம், அணுக்களை எந்த வடிவத்தின் லட்டுகளாக துல்லியமாக நிலைநிறுத்தலாம் மற்றும் ரைட்பெர்க் நிலைகளின் கையாளுதலின் மூலம் அணு தொடர்புகளை பொறியியலில் குறிப்பிடலாம்.
"அடிப்படையில்," கேம்பிரிட்ஜ் குழுவின் தலைவரான மிகைல் லுகின் கூறினார், "நாங்கள் ஒரு செயற்கை படிகத்தை சேகரிக்கிறோம்."
இந்த கோடையில், கேம்பிரிட்ஜ் மற்றும் பாரிஸ் குழுக்கள் இரண்டும் முறையே 256 மற்றும் 196 அணுக்களின் வரிசைகளுக்கு காந்தவியல் பற்றிய பாடப்புத்தகக் கோட்பாட்டை - குவாண்டம் ஐசிங் மாதிரியை உருவகப்படுத்தியது, மேலும் காந்தத்தின் பாக்கெட்டுகள் எவ்வாறு முதன்முறையாக மாறும் வெப்பநிலையுடன் வளர்கின்றன மற்றும் சுருங்குகின்றன என்பதை துல்லியமாக அளவிடுகின்றன. ஒரு கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரில் உருவகப்படுத்துதல்களைச் செய்ய பல மாதங்கள் எடுத்திருக்கும். பாரிஸ் குழுவுடன் பணிபுரியும் இயற்பியலாளர் தியரி லஹாயே கூறுகையில், "பரிசோதனை கருவியானது விஷயத்தை உருவகப்படுத்த முயற்சிப்பது நடைமுறைக்கு மாறான நிலையில் உள்ளது. இரு அணிகளும் ஜூலை மாதம் இயற்கையில் தங்கள் குவாண்டம் ஐசிங் உருவகப்படுத்துதல்களை விவரித்தன.
இப்போது கேம்பிரிட்ஜ் ஒத்துழைப்பு, ஹார்வர்டில் உள்ள லுகினின் குழு, ஹார்வர்டில் உள்ள கிரேனரின் ஆய்வகம் மற்றும் மாசசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியில் உள்ள விளாடன் வுலெட்டிக்கின் குழு ஆகியவை தங்கள் குவாண்டம் சிமுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி நீண்டகாலமாக எதிர்பார்க்கப்பட்ட விஷயத்தை ஆய்வு செய்துள்ளன.
1973 ஆம் ஆண்டில், பிலிப் ஆண்டர்சன், ஒரு சுருக்கப்பட்ட பொருளின் முன்னோடி மற்றும் இறுதியில் நோபல் பரிசு பெற்றவர், குவாண்டம் ஸ்பின் திரவம் எனப்படும் வினோதமான நிலைக்கு பொருள் நுழையக்கூடும் என்று கணித்தார். பல அணுக்கள் "சுழல்" எனப்படும் குவாண்டம் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இது ஒரு திசையை வரையறுக்கிறது. சுழல்கள் காந்தமாக தொடர்பு கொள்கின்றன, அவை எதிர் திசைகளில், குறிப்பாக குறைந்த வெப்பநிலையில் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. ஆனால் மூன்று அணுக்கள் ஒரு முக்கோணத்தில் அமைந்திருந்தால், மூன்றில் இரண்டு மட்டுமே எதிர் திசையில் சுட்டிக்காட்ட முடியும். எனவே அணுக்களின் முக்கோணம் போன்ற பின்னல் சுழல்களின் நேர்த்தியான வடிவமாக "உறைய" முடியாது. முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் கூட, சுழல்கள் தொடர்ந்து ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும், ஒரு திரவத்தில் அணுக்கள் எவ்வாறு சாய்கின்றன என்பதைப் போன்றது.
குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்கள் நிறைய சிக்கலை அனுபவிக்கின்றன. அந்த அம்சம் "இடவியல்" வரிசைக்கு வழிவகுக்கிறது, ஏனெனில் தனிப்பட்ட துகள்கள் அமைப்பின் ஒட்டுமொத்த இடவியலை - அல்லது வடிவவியலை உணர முடியும். ஒரு ஐஸ் கட்டியில் ஒரு துளை குத்தவும், அது உறைந்த நிலையில் இருக்கும், ஆனால் குவாண்டம் ஸ்பின் திரவத்தின் மையத்தில் உள்ள அணுக்களை அகற்றவும் மற்றும் அமைப்பின் பண்புகள் மாறக்கூடும். இது குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்களை ஒரு புதிய வகை பொருளில் வைக்கிறது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் முதல் குறிக்கோள்களில் ஒன்று, சாதாரண கணினியில் படிக்க முடியாத வினோதமான குவாண்டம் அமைப்புகளை மீண்டும் உருவாக்குவதாகும். ஒரு இருண்ட குதிரை குவாண்டம் சிமுலேட்டர் இப்போது அதைச் செய்துள்ளது.
குவாண்டம் கணினிகள், ஆர்வலர்களின் கணிப்பு, ஒரு நாள் அதிசயங்களுக்கு முடிவே இல்லை - டிஜிட்டல் குறியாக்கங்களை உடைப்பது முதல் அதிசய மருந்துகளை வடிவமைத்தல் வரை. இருப்பினும், இந்த ஆரம்ப கட்டத்தில், பல குவாண்டம் அல்காரிதம்களின் நன்மை ஊகமாகவே உள்ளது. துணை அணு மட்டத்தில் தேவையான கட்டுப்பாட்டைப் பயன்படுத்துவது கூட சாத்தியமா என்று சில ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆச்சரியப்படுகிறார்கள். ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகத்தின் இயற்பியலாளர் மார்கஸ் கிரேனர் கூறுகையில், "இது மிகவும் கடினமான இலக்கு.
இன்னும் முழுமையான குவாண்டம் கணினிகள் இல்லாவிட்டாலும், இயற்பியலாளர்கள் தொடர்புடைய, மிகவும் சிறப்பு வாய்ந்த இயந்திரங்களை - குவாண்டம் சிமுலேட்டர்கள் - புலத்தின் ஆரம்ப நோக்கங்களில் ஒன்றை உணர பயன்படுத்துகின்றனர்: குவாண்டம் அமைப்புகளின் பைசண்டைன் நடத்தையை பின்பற்ற.
ரிச்சர்ட் ஃபெய்ன்மேன் 1981 ஆம் ஆண்டு ஒரு விரிவுரையில் கூறியது போல், "இயற்கை பாரம்பரியமானது அல்ல, அடடா, நீங்கள் இயற்கையின் உருவகப்படுத்துதலை உருவாக்க விரும்பினால், அதை குவாண்டம் இயந்திரமாக்குவது நல்லது."
கடந்த சில ஆண்டுகளில், பாரிஸ் மற்றும் கேம்பிரிட்ஜ், மாசசூசெட்ஸில் உள்ள குழுக்கள், இருண்ட குதிரை வகை குவாண்டம் சிமுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி இந்த முடிவுக்கு பெரும் முன்னேற்றம் அடைந்துள்ளன. ஒரு கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரில் நகலெடுக்க மாதங்கள் அல்லது அதற்கும் அதிகமான கால அவகாசம் எடுக்கும் தொடர் உருவகப்படுத்துதல்களை அவர்கள் செய்துள்ளனர்.
"அவர்கள் இயற்பியலின் சில எல்லைகளை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்" என்று தற்போது நியூ மெக்ஸிகோ பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள தொழில்நுட்பத்தின் முன்னோடியான இவான் டாய்ச் கூறினார்.
இன்று கேம்பிரிட்ஜ் குழு அவர்களின் மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்பை வெளியிட்டது: குவாண்டம் ஸ்பின் திரவம் எனப்படும் பொருளின் மழுப்பலான நிலையை கண்டறிதல், இது ஒரு நூற்றாண்டு பழமையான முன்னுதாரணத்திற்கு வெளியே உள்ளது. இது கவர்ச்சியான நிலையைக் கணிக்கும் கிட்டத்தட்ட 50 ஆண்டுகால கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்துகிறது. உண்மையிலேயே பயனுள்ள உலகளாவிய குவாண்டம் கணினியை உருவாக்கும் கனவை நோக்கிய ஒரு படியையும் இது குறிக்கிறது.
"அல்ட்ராகோல்ட் அணு சோதனைகளின் முழு வரலாற்றையும் நான் எடுத்துக் கொண்டால், இது இந்த துறையில் மிகவும் ஈர்க்கக்கூடிய மற்றும் அற்புதமான சோதனைகளில் ஒன்றாக இருக்கலாம்" என்று பெர்க்லியில் உள்ள கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தின் அமுக்கப்பட்ட பொருளின் கோட்பாட்டாளர் எஹுட் ஆல்ட்மேன் கூறினார்.
நடுநிலையாக இருத்தல்
புதிய வேலை, நடுநிலை அணுக்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு ஒரு புதிய அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துகிறது. சூப்பர் கண்டக்டிங் சர்க்யூட்கள் அல்லது சிக்கிய அயனிகள் போன்ற பிரபலமான குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பங்களை விட இந்த முறை பின்தங்கியிருந்தாலும், நடுநிலை அணுக்கள் குவாண்டம் பொறியாளர்களின் கற்பனைகளை நீண்ட காலமாக கைப்பற்றிய சிறப்பு பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன.
ஒரு குவாண்டம் கம்ப்யூட்டரை உருவாக்குவதற்கான திறவுகோல், இரண்டு முரண்பாடான தேவைகளை பூர்த்தி செய்யும் குவிட்களின் தொகுப்பை - கிளாசிக்கல் பிட்களுக்கு ஒத்த குவாண்டம் பொருள்களை ஒன்று சேர்ப்பதாகும். குவிட்கள் முதலில் வெளி உலகத்திலிருந்து ஃபயர்வால் செய்யப்பட வேண்டும், இல்லையெனில் அதிர்வுகளும் வெப்பமும் அவற்றின் குவாண்டம் மோஜோவை அழித்துவிடும். இருப்பினும், அவை ஒரே நேரத்தில் அணுகக்கூடியதாகவும் கையாளக்கூடியதாகவும் இருக்க வேண்டும்.
நடுநிலை அணுக்கள் இந்த கோரிக்கைகளை சிறப்பாக சமன் செய்கின்றன, ஆதரவாளர்கள் கூறுகின்றனர். லேசர் கற்றைகள் ஒரு டிராக்டர் கற்றை போன்ற அணுக்களை கைப்பற்றி நகர்த்தலாம், வெளிப்புற குறுக்கீடுகளிலிருந்து பாதுகாக்கும். ஒரு கூடுதலான லேசர் துடிப்பானது, ஒரு கிளாசிக்கல் பிட்டில் புரட்டுவது போல, மிகைப்படுத்தப்பட்ட "ரைட்பெர்க்" நிலைக்கு அணுக்களை உமிழும். விமர்சன ரீதியாக, இந்த நடுநிலை அணு குவிட்டுகள் ஒரே நேரத்தில் பெரியதாகவும் சிறியதாகவும் இருக்கும் "சூப்பர்போசிஷன்களை" எடுத்துக்கொள்ளலாம் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான இரண்டு அத்தியாவசிய பொருட்கள் - "சிக்கல்" மூலம் தொலைதூரத்தில் ஒன்றையொன்று இணைக்க முடியும்.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு தசாப்தங்களாக நடுநிலை அணுக்கள் மீது தங்கள் கட்டுப்பாட்டை நீட்டித்து வருகின்றனர். முன்னோடி குழுக்கள் 2001 இல் லேசர் “சாமணம்” மூலம் ஒற்றை அணுக்களைப் பிடித்தன, பின்னர் 2010 இல் ஜோடி அணுக்களைப் பிடித்தன. 2016 இல் கேம்பிரிட்ஜ் மற்றும் பாரிஸில் உள்ள குழுக்கள் டஜன் கணக்கான அணுக்களின் கூட்டங்களை எவ்வாறு சண்டையிடுவது என்பதை ஆராய்ந்தபோது ஒரு முன்னேற்றம் ஏற்பட்டது. அடுத்த தலைமுறை இயந்திரங்கள் மூன்று இலக்கங்களை எட்டியுள்ளன, இதனால் கணினிகள் குவாண்டம் நிகழ்வுகளின் சக்திவாய்ந்த சிமுலேட்டர்களை உருவாக்குகின்றன.
"நாங்கள் 100 அல்லது 50 குவிட்களுக்கு எதிராக 256 குவிட்களைப் பற்றி பேசுகிறோம்," டாய்ச் கூறினார். "அது உண்மையில் முக்கியமானது."
குவாண்டம் பொருளின் கட்டங்களை ஆய்வு செய்ய ஆராய்ச்சியாளர்கள் நடுநிலை அணுக்களின் இந்த கட்டங்களைப் பயன்படுத்தி வருகின்றனர். இவை திரவம் மற்றும் திடப்பொருளின் பழக்கமான கட்டங்களைப் போன்றது, ஆனால் மிகவும் கவர்ச்சியான மற்றும் சிக்கலான உள்ளமைவுகளுடன் சூப்பர்போசிஷன் மற்றும் சிக்கலைக் கலவையில் வீசுவதன் மூலம் செயல்படுத்தப்படுகிறது. குவாண்டம் கட்டங்களை ஆராய்வது ஒரு அடிப்படை நோக்கமாகும், ஆனால் இது உயர் வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டிக்கு என்ன காரணம் என்பதைப் புரிந்துகொள்வது போன்ற நடைமுறை பயன்பாடுகளையும் கொண்டிருக்கலாம்.
அமுக்கப்பட்ட பொருள் இயற்பியலாளர்கள் இயற்கையில் காணப்படும் படிகங்களைப் பயன்படுத்தி அத்தகைய கட்டங்களைப் படிக்கிறார்கள் மற்றும் அவை அவற்றின் ஆய்வகங்களில் என்ன வளரலாம். ஆனால் நடுநிலை அணு ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் விஷயத்தை நெகிழ்வாக "நிரல்" செய்யலாம், அணுக்களை எந்த வடிவத்தின் லட்டுகளாக துல்லியமாக நிலைநிறுத்தலாம் மற்றும் ரைட்பெர்க் நிலைகளின் கையாளுதலின் மூலம் அணு தொடர்புகளை பொறியியலில் குறிப்பிடலாம்.
"அடிப்படையில்," கேம்பிரிட்ஜ் குழுவின் தலைவரான மிகைல் லுகின் கூறினார், "நாங்கள் ஒரு செயற்கை படிகத்தை சேகரிக்கிறோம்."
இந்த கோடையில், கேம்பிரிட்ஜ் மற்றும் பாரிஸ் குழுக்கள் இரண்டும் முறையே 256 மற்றும் 196 அணுக்களின் வரிசைகளுக்கு காந்தவியல் பற்றிய பாடப்புத்தகக் கோட்பாட்டை - குவாண்டம் ஐசிங் மாதிரியை உருவகப்படுத்தியது, மேலும் காந்தத்தின் பாக்கெட்டுகள் எவ்வாறு முதன்முறையாக மாறும் வெப்பநிலையுடன் வளர்கின்றன மற்றும் சுருங்குகின்றன என்பதை துல்லியமாக அளவிடுகின்றன. ஒரு கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டரில் உருவகப்படுத்துதல்களைச் செய்ய பல மாதங்கள் எடுத்திருக்கும். பாரிஸ் குழுவுடன் பணிபுரியும் இயற்பியலாளர் தியரி லஹாயே கூறுகையில், "பரிசோதனை கருவியானது விஷயத்தை உருவகப்படுத்த முயற்சிப்பது நடைமுறைக்கு மாறான நிலையில் உள்ளது. இரு அணிகளும் ஜூலை மாதம் இயற்கையில் தங்கள் குவாண்டம் ஐசிங் உருவகப்படுத்துதல்களை விவரித்தன.
இப்போது கேம்பிரிட்ஜ் ஒத்துழைப்பு, ஹார்வர்டில் உள்ள லுகினின் குழு, ஹார்வர்டில் உள்ள கிரேனரின் ஆய்வகம் மற்றும் மாசசூசெட்ஸ் இன்ஸ்டிடியூட் ஆப் டெக்னாலஜியில் உள்ள விளாடன் வுலெட்டிக்கின் குழு ஆகியவை தங்கள் குவாண்டம் சிமுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி நீண்டகாலமாக எதிர்பார்க்கப்பட்ட விஷயத்தை ஆய்வு செய்துள்ளன.
1973 ஆம் ஆண்டில், பிலிப் ஆண்டர்சன், ஒரு சுருக்கப்பட்ட பொருளின் முன்னோடி மற்றும் இறுதியில் நோபல் பரிசு பெற்றவர், குவாண்டம் ஸ்பின் திரவம் எனப்படும் வினோதமான நிலைக்கு பொருள் நுழையக்கூடும் என்று கணித்தார். பல அணுக்கள் "சுழல்" எனப்படும் குவாண்டம் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, இது ஒரு திசையை வரையறுக்கிறது. சுழல்கள் காந்தமாக தொடர்பு கொள்கின்றன, அவை எதிர் திசைகளில், குறிப்பாக குறைந்த வெப்பநிலையில் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. ஆனால் மூன்று அணுக்கள் ஒரு முக்கோணத்தில் அமைந்திருந்தால், மூன்றில் இரண்டு மட்டுமே எதிர் திசையில் சுட்டிக்காட்ட முடியும். எனவே அணுக்களின் முக்கோணம் போன்ற பின்னல் சுழல்களின் நேர்த்தியான வடிவமாக "உறைய" முடியாது. முழுமையான பூஜ்ஜியத்தில் கூட, சுழல்கள் தொடர்ந்து ஏற்ற இறக்கமாக இருக்கும், ஒரு திரவத்தில் அணுக்கள் எவ்வாறு சாய்கின்றன என்பதைப் போன்றது.
குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்கள் நிறைய சிக்கலை அனுபவிக்கின்றன. அந்த அம்சம் "இடவியல்" வரிசைக்கு வழிவகுக்கிறது, ஏனெனில் தனிப்பட்ட துகள்கள் அமைப்பின் ஒட்டுமொத்த இடவியலை - அல்லது வடிவவியலை உணர முடியும். ஒரு ஐஸ் கட்டியில் ஒரு துளை குத்தவும், அது உறைந்த நிலையில் இருக்கும், ஆனால் குவாண்டம் ஸ்பின் திரவத்தின் மையத்தில் உள்ள அணுக்களை அகற்றவும் மற்றும் அமைப்பின் பண்புகள் மாறக்கூடும். இது குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்களை ஒரு புதிய வகை பொருளில் வைக்கிறது.
பல்வேறு குழுக்கள் குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்களின் மறைமுக குறிப்புகளைக் கண்டுள்ளன, அதாவது ஹெர்பர்ட்ஸ்மிதைட் கனிமத்தில் உள்ளது, இது ஒரு படிக அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது, குறிப்பாக அணுக்களுக்கு வெறுப்பூட்டுகிறது. ஆனால் குவாண்டம் சுழல் திரவமாக ஒரு பொருளின் நிலையை நேரடியாக உறுதிப்படுத்துவது கிட்டத்தட்ட சாத்தியமற்றது, ஏனெனில் அதன் வரையறுக்கும் சிக்கலையும் தொடர்புடைய இடவியல் வரிசையையும் ஒரு கட்டத்தில் அளவிட முடியாது.
கேம்பிரிட்ஜ் குழுவானது குவாண்டம் சிமுலேட்டரைப் பயன்படுத்தி பறவையின் பார்வையைப் பெற்றது. அவர்கள் முதலில் தங்கள் நடுநிலை அணுக்களை ஹெர்பெர்ட்ஸ்மிதைட்டில் உள்ள அணுக்களைப் போல் செயல்படத் திட்டமிட்டனர். பின்னர் அவர்கள் ரைட்பெர்க் நிலைகளை சுழல்கள் மற்றும் அணுக்களின் சரங்கள் முழுவதும் அளந்தனர். இதன் விளைவாக குவாண்டம் சுழல் திரவத்தின் இடவியல் வரிசையின் முதல் நேரடி அளவீடு ஆகும்.
"ஆச்சரியமான விஷயம் என்னவென்றால், இது மிகவும் நம்பத்தகுந்ததாக தோன்றுகிறது," என்று சம்பந்தப்படாத ஆல்ட்மேன் கூறினார்.
பொருளின் இடவியல் ரீதியாக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட கட்டத்தின் முதல் தெளிவான கண்டுபிடிப்பு - பகுதியளவு குவாண்டம் ஹால் விளைவு - 1998 இல் நோபல் பரிசைப் பெற்றது. இப்போது குவாண்டம் சிமுலேட்டர்கள் இரண்டாவது உதாரணத்தை முழுமையாகப் பிரிப்பதற்குத் தேவையான கட்டுப்பாட்டை ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு வழங்குகின்றன.
"குவாண்டம் ஸ்பின் திரவங்களின் இந்த ஆய்வு - என் பார்வையில், இது மிகவும் சிறப்பான தருணம்" என்று லுகின் கூறினார்.
அளவிடுதல்
குவாண்டம் சிமுலேட்டர்கள் பல நடைமுறை சிக்கல்களுக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும், மேலும் நடுநிலை அணுக் குழுக்களும் ஸ்பின்ஆஃப் வணிகங்களைத் தொடங்கியுள்ளன: பாரிஸ் அணிக்கான பாஸ்கல் மற்றும் கேம்பிரிட்ஜில் உள்ள க்யூஇரா கம்ப்யூட்டிங், இந்த மாத தொடக்கத்தில் ஜப்பானியர்கள் உட்பட முதலீட்டாளர்களிடமிருந்து $17 மில்லியன் திரட்டியதாக அறிவித்தது. தகவல் தொடர்பு மற்றும் இ-காமர்ஸ் நிறுவனமான ரகுடென்.
நீண்ட காலத்திற்கு, நிறுவனங்கள் தங்கள் சிமுலேட்டர்களை எந்த குவாண்டம் கணக்கீட்டையும் கையாளும் திறன் கொண்ட உலகளாவிய குவாண்டம் கணினிகளாக மாற்ற நம்புகின்றன. தனிப்பட்ட அணுக்களை முழுக்க முழுக்க குவிட்களாகப் பயன்படுத்த, அவற்றின் மீது முழுமையான கட்டுப்பாடு தேவைப்படும். கூகுள் மற்றும் ஐபிஎம்மில் இருந்து சூப்பர் கண்டக்டிங் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் இந்த விஷயத்தில் முதிர்ச்சியடையவில்லை - இது சமீபத்தில் 127-குவிட் யுனிவர்சல் குவாண்டம் செயலியை அறிவித்தது - நடுநிலை அணுக்கள் இன்னும் பிடிக்கலாம். "சில நேரங்களில் நான் சந்தேகம் கொள்ள ஆரம்பிக்கிறேன்," க்ரீனர் கூறினார். "பின்னர் அதே நேரத்தில் நான் எங்கள் ஆய்வகத்தைப் பார்க்கிறேன், ஒரு சில அணுக்களால் கூட எந்த சூப்பர் கம்ப்யூட்டராலும் கணக்கிட முடியாத விஷயங்களைச் செய்ய முடியும் என்பதை நான் காண்கிறேன்."
0 Comments