كيف يحول الضجيج النظام إلى فوضى على شريحة كمومية ⚡ экспресс
نحو أربعين عامًا من البحث في الفوضى بالأنظمة الكمومية المعزولة أدت إلى اكتشاف بصمات عالمية - تنافر المستويات والتوازن الحراري للحالات الذاتية. في الأنظمة المفتوحة المبدِّدة، لا تزال هذه الخصائص في بداية دراستها. لأول مرة، تم اكتشاف الفوضى الكمومية المبدِّدة تجريبيًا عبر قياس نسب التباعد المركبة (CSR) في دوائر متعددة الجسيمات على معالج كمومي فائق التوصيل بدقة عالية. بواسطة التصوير المقطعي التدرجي، تم الحصول على توزيع CSR على شكل "دونات" للدوائر الفوضوية المبدِّدة - وهي علامة على تنافر المستويات في الأنظمة المفتوحة. بالنسبة للدارة القابلة للتكامل، لوحظت قمة حادة عند الصفر، مما يشير إلى غياب الترابطات الطيفية. عند زيادة عمق الدارة المبدِّدة القابلة للتكامل، يحدث انتقال تدريجي من القابلية للتكامل إلى الفوضى، مما يثبت أن الضوضاء الذاتية للمعالج هي عملية فوضوية مبدِّدة. تكشف النتائج الخصائص الطيفية العالمية للأنظمة متعددة الجسيمات المبدِّدة وتحول منصات الحوسبة الكمومية الحديثة إلى منصات اختبار للظواهر الكمومية المبدِّدة.
يمكن تشبيه مستويات الطاقة في النظام الكمومي بأشخاص يحاولون الحفاظ على مسافة بينهم. ففي الوضع المنظم يتزاحمون بشكل متوقع، ولكن بمجرد إضافة الفوضى، ينتشرون في دائرة مكونين 'دونات': حلقة كثيفة بفراغ في المركز. هذه هي الصورة التي رآها الفيزيائيون لأول مرة عند تشغيل برنامجين على شريحة كمومية — منظم وفوضوي. باستخدام التحليل الطيفي (الاستماع إلى 'نغمات' الذرات)، قاموا بقياس المسافات بين المستويات. وفي الحالة الفوضوية، حافظت تلك المستويات بالفعل على مسافة محترمة، مكونة شكل الدونات. لكن الاكتشاف الرئيسي حدث عند إطالة البرنامج المنظم: ضجيج الشريحة الداخلي — تسرب الطاقة الذي يؤدي إلى زيادة الإنتروبيا — حوّل النظام إلى فوضى بنفسه. اتضح أنه حتى العيوب الصغيرة التي تعتبر عائقًا أمام الحسابات، تجعل من أي معالج كمومي مختبرًا جاهزًا لدراسة الفوضى. وكما لاحظ ريتشارد فاينمان وطوّر ديفيد دويتش، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على نمذجة تأثيرات دقيقة لا تصفها النموذج القياسي البسيط للأنظمة المعزولة.
🎯 فقدان الطاقة البسيط، كما في فنجان قهوة أو في سوق صرف العملات، يمكن أن يولد الفوضى — وهذا ما أظهرته الشريحة الكمومية.
🎬 في مسلسل 'ديفز'، يتوقع الكمبيوتر الكمومي المستقبل من خلال الفوضى الحتمية؛ الرقائق الحقيقية أكثر تقلبًا — الضوضاء تشوّش كل شيء.