Disordered Systems cond-mat.dis-nn

أطلق الفيزيائيون برنامجين على شريحة فائقة التوصيل: أحدهما منظم والآخر فوضوي. وبقياس المسافات بين مستويات الطاقة، اكتشفوا أن هذه المستويات في حالة الفوضى تحافظ على مسافة محترمة، مثل أشخاص في غرفة مزدحمة يصطفون في دائرة. يبدو هذا على الرسم البياني مثل 'دونات' — فراغ في المركز. أدى إطالة البرنامج المنظ

لإدارة عدد كبير من الجسيمات الكمومية، لجأ العلماء إلى أسلوب التجربة والخطأ: حيث تعلّم وكيل حاسوبي، لا يرى سوى جزء من الأحداث، كيف يحدّ من نمو الروابط بين الجسيمات. عادةً ما تملأ هذه الروابط (التشابك) كامل الفضاء بسرعة، كالفوضى. لكن الوكيل يُقيم 'اختناقات' تكبح التشابك على السطح، محوّلةً الفوضى الحجم

تتجمد المياه الساخنة أسرع من الباردة — هذا هو تأثير ميمبا. في العالم الكمومي، نظيره: نظام يعاني من اختلال كبير في النظام يستعيد نظامه بشكل أسرع. ولأول مرة، تحكّم العلماء بهذا على شريحة فائقة التوصيل، عبر تشغيل وإيقاف «شدّ» الاضطراب المتسارع. وهذا سيساعد الحواسيب الكمومية على الاستعداد للحسابات بسرعة

بلورات الزمن هي مادة تنبض في الزمن كبندول إيقاع أبدي. سابقاً، كان الاستقرار يتحقق بإدخال الفوضى في الشبكة الذرية. يستبدل التصميم الجديد الفوضى بمجال كهربائي متدرج في سلسلة من الذرات فائقة الكبر، مما يجعل البلورة أطول عمراً وأسهل في التجارب.

أظهرت تجربة كمومية أن الفوضى الشديدة لا تدمر التدفق، بل تحوّله إلى تدفق مثالي بلا احتكاك. الجسيمات التي تمت نمذجتها على معالج، تحت ظروف فوضوية، تدفقت فجأة كسائل واحد.

اكتشف الفيزيائيون نظيرًا كموميًا لمفارقة مبيمبا: في سلسلة ذات قفزات غير متماثلة، يتسارع الاسترخاء إذا تم أولاً نقل الطاقة لفترة وجيزة إلى الطرف المقابل. يربط الاكتشاف عدم تناسق الحدود بديناميكيات الفقد ويعد بتقدم في التحكم بالأجهزة الكمومية.

تنسى الأنظمة الكمومية عادة حالتها الأولية بسرعة، لكن الفيزيائيين وجدوا طريقة لإبطاء هذه العملية. على معالج IBM ذي 144 كيوبت، تطورت الحالة عبر 5000 دورة، ونمت الإنتروبيا — مقياس الفوضى — ببطء شديد بحيث ذكّرت بتبخر ثقب أسود في عرض بطيء. وهذا يثبت إمكانية نمذجة أنظمة معقدة وصنع ذاكرة كمومية موثوقة.

تم اكتشاف اضطراب فوضوي في الأجسام الكمومية الجامدة مثل البلورات. كان يُرى سابقًا فقط في الأنظمة التي تُهز باستمرار بقوى خارجية. استخدم العلماء حيلة بارعة — آلية ساعة كمومية — «لإيقاظ» الفوضى في السكون. يربط هذا الاكتشاف العالم المجهري بفيزياء الثقوب السوداء ويساعد في تفسير سلوك المادة.