📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

يشبه التشابك الكمومي شبكة عنكبوت غير مرئية تربط الجسيمات حتى لو كانت متباعدة جدًا عن بعضها البعض. في الأنظمة الكبيرة — مثل قطعة من مادة — يمكن لهذه الشبكة إما أن تنسج بسرعة حول جميع الذرات، أو أن تتشابك في كتلة وتبقى في مكانها. الحالة الأولى تسمى الفوضى الكمومية (quantum chaos)، والثانية تسمى التموضع (localization). فهم متى ولماذا يحدث الانتقال من حالة إلى أخرى أمر مهم لتطوير مواد جديدة وأجهزة كمبيوتر كمومية.

لكن قياس هذه الشبكة مباشرة ليس بالمهمة السهلة. عادةً ما يتطلب الأمر معالجات معقدة لكل ذرة على حدة، كما لو كان عليك سحب كل خيط لفهم النمط. في العمل الجديد، ابتكر الفيزيائيون طريقة للاستغناء عن هذا التحكم الدقيق. استخدموا محاكيًا كموميًا تجاريًا يعتمد على الذرات المحايدة (وهو جهاز تطفو فيه الذرات في الفراغ، محتجزة بملاقط ليزرية) وطبقوا طريقة ذكية: غيّروا طاقة الذرات محليًا، مع تشغيل مجال مشترك للجميع. هذا سمح بـ"هز" النظام واستعادة صورة التشابك من الاستجابة.

أظهرت التجربة على محاكي أكويلا (Aquila) كيف أن إضافة الاضطراب — إزاحات عشوائية في طاقات الذرات المختلفة — تغير سلوك الشبكة. بدون اضطراب، انتشر التشابك بسرعة من ذرة إلى أخرى، مثل النار في العشب الجاف. ولكن عندما أصبح الاضطراب قويًا بما فيه الكفاية، تباطأ الانتشار وعلق: تشابكت الشبكة في كتل محلية، غير قادرة على تغطية النظام بأكمله. هذا الانتقال من الفوضى إلى التموضع أمكن رصده بوضوح عبر الزمن، على الرغم من الضوضاء الحتمية من البيئة المحيطة.

هذا النهج يفتح الطريق لاستخدام أوسع للمحاكيات التناظرية. فلم يعد من الضروري التحكم في كل ذرة على حدة — يكفي تأثيرات خشنة ولكن ذكية. وهذا يعني أنه سيكون من الممكن التعمق أكثر في عالم الفيزياء الكمومية غير المتوازنة. وعندها، ستصبح شبكة التشابك غير المرئية، التي اطلع عليها الفيزيائيون في هذه التجربة، أكثر وضوحًا — ومعها القوانين التي تحكم نسيج الواقع نفسه.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.24854

The development and spread of entanglement in complex quantum systems is central to exploring many-body phenomena out of equilibrium. Measuring entanglement dynamics can shed light on information scrambling and thermalisation, namely on transitions from many-body quantum chaos to localisation in disordered, interacting systems. In quantum computing systems, entanglement entropy and other nonlinear functions of the density matrix have been recently measured, in particular by using the randomised measurement toolbox. However, it is difficult to implement the required arbitrary unitary rotations on specific subsystems without universal local control. Here we devise and demonstrate the measurement of entanglement entropy in a programmable analogue quantum simulator using a randomised measurement protocol that leverages local energy tuning together with a global field to bypass the need for local gate control. We implement this on a commercially available neutral-atom quantum simulator, QuEra's Aquila, and use it to show how programmable disorder in the local Hamiltonian parameters leads to a transition from chaotic to localised entanglement dynamics. Given current decoherence times, we clearly resolve disorder-specific, time-dependent entanglement spreading in small systems. Our work extends the utility of programmable analogue quantum simulators, and opens further opportunities for wider randomised measurement toolboxes in a range of other analogue systems.