குவாண்டம் இயற்பியலில் மறக்கப்பட்ட உண்மைகள்

ஆல்டோ ஆராய்ச்சியாளர்கள் இயற்பியலில் மறக்கடிக்கப்பட்ட ஒரு பகுதியை ஆராய ஐபிஎம்ன் (IBM) குவாண்டம் கணினியைப் பயன்படுத்தினர், இவர்களின் ஆராய்ச்சி குவாண்டம் தொழில்நுட்பத்தின் 100 ஆண்டுகள் பழமையான கருத்துக்களுக்கு சவால்விடும் வன்னம் உள்ளது.

குவாண்டம் இயற்பியலின் விதிகள், மிகச் சிறிய விஷயங்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை புலப்படுத்துகின்றன. அதற்கு ஹெர்மிஸியன் ஹாமில்டோனியன் எனப்படும் கணித ஆபரேட்டர்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஹெர்மிஸியன் ஆபரேட்டர்கள் கிட்டத்தட்ட 100 ஆண்டுகளாக குவாண்டம் இயற்பியலை ஆதரித்து வருகின்றன. ஆனால் சமீபத்தில், ஹெர்மிஸியன் அல்லாத ஹெர்மிஸியன் ஆபரேட்டர்களின் பயன்பாட்டிற்கு அதன் அடிப்படை சமன்பாடுகளை விரிவுபடுத்த முடியும் என்பதை கோட்பாட்டாளர்கள் உணர்ந்துள்ளனர். புதிய சமன்பாடுகள் இந்த பிரபஞ்சத்தை அதன் தனித்துவமான விதிகளுடன் விவரிக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, கண்ணாடியில் பார்த்து, நேரத்தின் திசையை மாற்றியமைப்பதன் மூலம், உண்மையான உலகில் உள்ள அதே பதிப்பை நீங்கள் காண வேண்டும். இந்த புதிய விதிகளின்படி செயல்படும் ஒரு மாதிரி பிரபஞ்சத்தை உருவாக்க, டொசண்ட் சோரின் பராவானு தலைமையிலான ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு ஒரு குவாண்டம் கணினியைப் பயன்படுத்தியது. இந்த குழுவில் ஆல்டோ பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த டாக்டர் ஸ்ருதி டோக்ராவும், டெர்ரா குவாண்டம் மற்றும் MIPT-ஐ சேர்ந்த ஆர்டெம் மெல்னிகோவும் உள்ளனர்.

கணக்கீடுகள் மேற்கொள்ளும் குவாண்டம் கணினியின் ஒரு பகுதியான குபிட்ஸை(qubits) ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கினர். அவை ஹெர்மிஸியன் அல்லாத குவாண்டம் இயக்கவியலின் புதிய விதிகளின்படி நடந்துகொண்டன. வழக்கமான ஹெர்மிஸியன் குவாண்டம் இயக்கவியலால் தடைசெய்யப்பட்ட சில அற்புதமான முடிவுகளை அவர்கள் சோதனை முறையில் நிரூபித்தனர். முதல் கண்டுபிடிப்பு என்னவென்றால், குபிட்ஸ்களை பயன்படுத்துவது குவாண்டம் தகவல்களைப் பாதுகாக்கவில்லை. இது நிலையான குவாண்டம் கோட்பாட்டிற்கு மிகவும் அடிப்படையான ஒரு நடத்தை. இது  ஸ்டீபன் ஹாக்கிங்ஸின் கருந்துகள் மற்றும் தகவல் முரண்பாடு போன்ற தீர்க்கப்படாத சிக்கல்களுக்கு காரணமாகிறது. இரண்டாவது முடிவு அவர்கள் இரண்டு சிக்கலான குபிட்ஸ்களுடன் பரிசோதனை செய்தபோது வந்தது.

“இந்த முடிவுகளைப் பற்றிய அற்புதமான விஷயம் என்னவென்றால், இதுவரை கணிதத்தில் மட்டுமே இருந்த வழக்கத்திற்கு மாறான யோசனைகளைச் சோதிக்க குவாண்டம் கணினிகள் பயன்படுத்தத் தொடங்குவதற்கு போதுமான அளவு உருவாக்கப்பட்டுள்ளன,” என்று சொரின் பராவானு கூறினார்.

ஆராய்ச்சியில் சாத்தியமான பல பயன்பாடுகளும் உள்ளன. சமீபத்திய காலங்களில் உருவாக்கப்பட்ட பல புதிய ஒளி அல்லது மைக்ரோ அலை அடிப்படையிலான சாதனங்கள் புதிய விதிகளின்படி செயல்படுவதாகத் தெரிகிறது. தற்போதைய வேலை குவாண்டம் கணினிகளில் இந்த சாதனங்களை உருவகப்படுத்துவதற்கான வழியைத் உண்டாக்கியுள்ளது.

“ஒரு மீக்கடத்தி குவாண்டம் செயலியுடன், சமநிலை நேர சமச்சீர் முறிவின் குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்” என்ற தலைப்பில் கட்டுரை தகவல் தொடர்பு ஆராய்ச்சி இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

Refrences:

1. 1. Motta, M., Gujarati, T. P., Rice, J. E., Kumar, A., Masteran, C., Latone, J. A., … & Takeshita, T. Y. (2020). Quantum simulation of electronic structure with a transcorrelated Hamiltonian: improved accuracy with a smaller footprint on the quantum computer. Physical Chemistry Chemical Physics, 22(42), 24270-24281.
   2. Bagarello, F., Passante, R., & Trapani, C. (2016). Non-Hermitian Hamiltonians in quantum physics. Springer Proceedings in Physics, 184.
   3. Bagchi, B., & Fring, A. (2009). Minimal length in quantum mechanics and non-Hermitian Hamiltonian systems. Physics Letters A, 373(47), 4307-4310.
   4. Zelevinsky, V., & Volya, A. (2005). Super-Radiance: From Nuclear Physics to Pentaquarks. In Key Topics in Nuclear Structure(pp. 585-594).
   5. Schütt, K. T., Chmiela, S., von Lilienfeld, O. A., Tkatchenko, A., Tsuda, K., & Müller, K. R. (2020). Machine Learning Meets Quantum Physics. Lecture Notes in Physics.