لماذا تُصدر الجسيمات الكمومية ضجيجًا؟ ✛ ✎

الأصل: "Quantum Model Of Spin Noise"
· R. Annabestani, D. G. Cory, J. Emerson
arXiv:1407.7620 · 2014-07-29 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
الضجيج الصادر عن الجسيمات الكمومية هو أثر للقياسات، وليس مجرد مجالات عشوائية.

حتى عندما تكون الجسيمات الكمومية في حالة سكون، فإنها تظل تُصدر ضجيجًا. هذا الضجيج يشبه الآثار التي تبقى بعد كل قياس. في السابق، اعتقد العلماء أن الضجيج ناتج عن مجالات عشوائية، لكن اتضح الآن أن القياسات نفسها هي التي تُحدثه.

المترجم الذي يشتت انتباهه بكل همسة في القاعة قد يتحول اجتماع الساعة إلى ساعتين. وكذلك النظام الكمومي: كل قياس يترك بصمة تغير حالته. بنى العلماء نموذجًا يكون فيه تطور الجسيمات سلسلة من القياسات والتطورات. بالنسبة للقياسات القوية، تُستخدم المسقِطات (projectors)، أما للقياسات الضعيفة فتُستخدم عناصر POVM ذات ملف غاوسي.

ينمو الضجيج كجذر تربيعي لعدد الجسيمات. إذا كان لدينا 100 جسيم، فإن الضجيج يكون أكبر بعشر مرات من ضجيج جسيم واحد.

هذا الاكتشاف مفيد في الحواسيب الكمومية، حيث يعيق الضجيج قدرة الجسيمات على الاحتفاظ بالمعلومات. الآن يمكن للمهندسين تصميم دوائر تصحيح الأخطاء بشكل أفضل، بمعرفتهم مصدر الضجيج. وفي أجهزة الاستشعار الدقيقة، مثل مقاييس المغناطيسية، يمكن تفسير الإشارة بدقة أكبر.

في عام 1946، تنبأ فيليكس بلوخ أنه حتى بدون مجال مغناطيسي خارجي، يوجد في تجمع السبينات عزم مغناطيسي متقلب يتناسب مع جذر عدد الجسيمات. تم تأكيد هذا التأثير تجريبيًا بعد عقود فقط.

R(k) = \frac{N}{4} e^{-t_k/T}
الارتباط بين القياسات يتناقص أسيًا مع الزمن
\sigma[M; t_1] = \frac{1}{2}\sqrt{N}
تنمو الضوضاء كجذر عدد السبينات
العلماء
Enrico FermiPaul DiracWolfgang PauliJohannes KeplerIsaac NewtonEmmy Noether
المفاهيم
ضوضاء إحصائية الرغوة المغزلية عدد كمي مبرهنة ارتباط اللف والإحصاء ارتعاش تقلب عشوائي تقلبات عشوائية محور الدوران تقلب تذبذب عدم استقرار الدالة الموجية عدم يقين عشوائي تذبذبات النيوترينو الجسيم الافتراضي تذبذبات الشبكات العصبية اللف المغزلي نظرية الاحتمالات اهتزاز