Space Einstein✨

‍ فرانسیس هالزن،جایزه نوبل فیزیک را برای تحقیقاتش در مورد ذرات مرموز به نام نوترینو دریافت کرد:
فرانسیس هالزن،روز سه‌شنبه،جایزه نوبل فیزیک را به دلیل تلاش‌هایش برای درک بهتر گروهی نادر از نوترینوها،ذرات بسیار کوچک کیهانی که دانشمندان معتقدند سرنخ‌هایی از نحوه تکامل جهان ارائه می‌دهند،دریافت کرد.هالزن در گفتگویی تلفنی با کمیته،از ایتالیا،و در جریان کنفرانس خبری که برای اعلام برنده برگزار شد،گفت:
این یک غافلگیری بزرگ بود و من به طور واضح انتظار آن را نداشتم.
هالزن گفت که پیش از این پیش‌بینی می‌شد که او جایزه نوبل را دریافت خواهد کرد،اما این اعلامیه باز هم باعث شد او احساس عجیبی داشته باشد.او با خنده‌های حضار گفت:
من در حال کار بر روی یک طرح هستم و امیدوارم که این جایزه به تصویب آن کمک کند.

هالزن،راه را برای نوعی جدید از نجوم هموار کرد:
کمیته نوبل فیزیک همچنین اعلام کرد که کار هالزن نقش مهمی در ساخت رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب در قطب جنوب داشته است.ایوا اُلسون،یکی از اعضای کمیته، در کنفرانس خبری گفت:
فرانسیس هالزن متوجه شد که یخ در قطب جنوب می‌تواند این حامل‌های نوترینو را از کیهان نشان دهد.افراد به او در این جستجو برای یافتن این حامل‌های نوترینو پیوستند.این حامل‌ها اطلاعاتی را از کیهان به ما می‌رسانند.آن‌ها دریچه‌ای به سوی کهکشان‌های دوردست باز کردند و اطلاعاتی را در مورد فرآیندهای مربوط به انفجار ستارگان در اختیار ما قرار می‌دهند.
این دانشمند 82 ساله که در بلژیک متولد شده است،با دانشگاه ویسکانسین-مدیسون در ایالات متحده همکاری دارد که مسئولیت اداره رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب را بر عهده دارد.تلاش‌های خبرگزاری آسوشیتدپرس برای برقراری ارتباط با او، در ابتدا موفقیت‌آمیز نبود.
نوترینوها ذرات بسیار کوچکی از کیهان هستند که جرم بسیار کمی دارند.با این حال،آن‌ها در همه جا وجود دارند:
آن‌ها از ستارگانی مانند خورشید ساطع می‌شوند و هر ثانیه،تریلیون‌ها نوترینو از بدن ما عبور می‌کنند.دانشمندان نمی‌توانند این ذرات مرموز را که به سرعت در حال حرکت هستند،مستقیماً مشاهده کنند.در عوض،آن‌ها آنچه را که در هنگام برخورد این ذرات کوچک با سایر اجزای ماده رخ می‌دهد،اندازه‌گیری می‌کنند و این برخوردها باعث ایجاد نور یا ذرات باردار می‌شوند.
هالزن به کشف گروهی نادر از نوترینوها کمک کرد که دانشمندان آن‌ها را به عنوان حامل‌هایی از کیهان در نظر می‌گیرند و این حامل‌ها سرنخ‌هایی از نحوه تکامل جهان ارائه می‌دهند.مایکل مولونی،مدیرعامل موسسه فیزیک آمریکا،گفت:
این آزمایش در قطب جنوب،روشی انقلابی برای درک جهان است که قبلاً در اختیار ما نبوده است.
بارت دو ویور،نخست‌وزیر بلژیک،در یک پست در شبکه‌های اجتماعی،تبریک صمیمانه خود را به هالزن،که او یازدهمین شهروند بلژیکی است که جایزه نوبل را دریافت می‌کند،ابراز کرد.دو ویور،این جایزه را شناسایی شگفت‌انگیزی برای یک عمر تلاش برای روشن کردن اسرار بزرگ کیهان از طریق کوچکترین اجزای آن توصیف کرد.یک نماینده از رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب،در ابتدا به درخواست برای اظهار نظر پاسخ نداد.دانشگاه ویسکانسین-مدیسون نیز در زمان تماس با خبرگزاری آسوشیتدپرس،اظهار نظری نداشت.

مبلغ جایزه حدود 1.2 میلیون دلار است:
الن مونز،دبیرکل آکادمی سلطنتی علوم سوئد،روز سه‌شنبه در استکهلم، این جایزه را اعلام کرد.او اولین زنی است که ریاست این آکادمی معتبر را بر عهده گرفته و این جایزه را اهدا می‌کند.مبلغ جایزه امسال 12 میلیون کرون سوئدی(حدود 1.2 میلیون دلار)است،چه برای یک فرد،یک گروه کوچک از برندگان یا یک سازمان.
سال گذشته،سه دانشمند جایزه نوبل فیزیک را برای تحقیقات خود در مورد رفتار عجیب ذرات زیراتمی به نام تونل‌زنی کوانتومی دریافت کردند.این تحقیقات،امکان اندازه‌گیری‌های فوق‌حساسی را که توسط دستگاه‌های MRI انجام می‌شود،فراهم کرد و زمینه را برای تلفن‌های همراه بهتر و کامپیوترهای سریع‌تر فراهم کرد.اعلام برندگان جوایز امسال،از دوشنبه با اهدای جایزه نوبل در پزشکی به سه دانشمند که تحقیقات آن‌ها منجر به ابزاری شد که از نور برای کمک به درک نحوه عملکرد مغز استفاده می‌کند،آغاز شد.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-10-francis-halzen-nobel-prize-physics.html
تشریح تصویر زیر:
تصویری از فرانسیس هالزن در حین اعلام نام برنده جایزه نوبل فیزیک سال 2026 در آکادمی سلطنتی علوم سوئد،استکهلم،سوئد،در تاریخ 6 اکتبر 2026،روی صفحه نمایش نشان داده شد.
#جایزه_نوبل
#نوترینو

@Einstein_astronomy

‍ برنده جایزه نوبل،هالزن،می‌گوید سال‌ها رنج در ماه اکتبر سرانجام به پایان رسیده است:
فرانسیس هالزن،فیزیکدان،سابقه درخشانی از افتخارات علمی دارد،اما هر سال در ماه اکتبر،با نزدیک شدن به اهدای جایزه نوبل،عدم دریافت این جایزه بزرگ،او را ناراضی می‌کرد،همانطور که خودش اعتراف می‌کند.او در یک کنفرانس خبری روز سه‌شنبه در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون،که در آن به عنوان استاد فعالیت می‌کند،گفت:
این یک رهایی بزرگ برای من است،زیرا این اتفاق کاملاً غیرمنتظره نبود.
او از طریق ویدئو از یک اتاق هتل در ایتالیا،جایی که در یک کنفرانس علمی شرکت می‌کرد،صحبت می‌کرد.
او افزود:
تقریباً در این زمان از سال،همیشه احساس نارضایتی می‌کردم،زیرا جایزه را برنده نشده بودم،و فکر می‌کردم... این برای همکارانی که شایستگی آن را داشتند،بسیار بد بود،و من هر سال در ماه اکتبر،کل گروه تحقیقاتی IceCube را ناامید می‌کردم.بنابراین،این مشکل سرانجام حل شد.من بسیار سپاسگزارم.
این دانشمند 82 ساله،مغز متفکر پشت پروژه رصدخانه نوترینو IceCube است،یک تلسکوپ که در یک کیلومتر مکعب(0.24 مایل مکعب)از یخ قطب جنوب قرار دارد و نوترینوها را شناسایی می‌کند؛ذراتی که تقریباً جرم ندارند و به ندرت با سایر مواد تعامل دارند.
هر ثانیه،حدود 65 میلیارد نوترینو از خورشید از نوک انگشت کوچک شما عبور می‌کنند.نوترینوهایی که از اعماق فضا می‌آیند،سرنخ‌هایی درباره اسرار کیهانی،مانند سیاهچاله‌های فوق‌العاده بزرگ در قلب کهکشان‌ها،ارائه می‌دهند.
هالزن،که در بلژیک بزرگ شد،از حدود 450 نفر در بیش از دوازده کشور که به تحقق ایده‌ای که او در اواخر دهه 1980 مطرح کرد،کمک کردند،قدردانی کرد.او در مورد دانشگاه خود گفت:
دانشگاه ویسکانسین،ریسک‌های فوق‌العاده‌ای در این پروژه متحمل شد.ما چندین مرحله مهمی داشتیم که باید پشت سر می‌گذاشتیم،و در هر مرحله،این پروژه می‌توانست شکست بخورد.
او همچنین از بنیاد ملی علوم(NSF)به خاطر ریسک‌پذیری در این پروژه تشکر کرد و گفت:
با توجه به آنچه که اکنون می‌دانیم،این موضوع برایم شگفت‌انگیز است.مطمئن نیستم که این اتفاق امروز ممکن باشد،اما اتفاق افتاد،و ما بسیار خوش‌شانس بودیم.دولت دونالد ترامپ،خواستار کاهش بودجه NSF،سازمان آمریکایی که به تحقیقات اساسی کمک می‌کند،شده و خواستار تمرکز آن بر اولویت‌های فناوری دولت شده است.
فیزیکدانان پیش از هالزن پیشنهاد داده بودند که آب می‌تواند نوترینوهایی را از فضا جذب کند:
هنگامی که یک نوترینو به هسته یک اتم برخورد می‌کند،یک ذره باردار تولید می‌کند که در همان جهت حرکت می‌کند و نور آبی ساطع می‌کند،که به دلیل شفافیت آب،قابل تشخیص است.
گام بزرگ هالزن،استفاده از یخ به جای آب بود؛بر خلاف آب مایع،یخ تحت تأثیر موجودات زنده قرار نمی‌گیرد،و تاریکی آن در اعماق زیاد،ثابت است.اجرایی کردن این ایده،یک چالش بزرگ بود،اما اولین تصاویر نوترینو،که توسط یک نمونه اولیه برای IceCube گرفته شد،او گفت:
بزرگترین هیجان را که در مورد این پروژه احساس کردم.این فوق‌العاده بود.این واقعیت بود که ما می‌توانستیم این کار را انجام دهیم.
IceCube از سال 2011 به طور کامل عملیاتی شده است و نوترینوهای پرانرژی را از یک کهکشان دوردست در جهت صورت فلکی اوریون،و همچنین از کهکشان راه شیری خودمان،شناسایی کرده است.
در مورد آینده،هالزن خاطرنشان کرد که هر زمان که بشر یک پنجره جدید به سوی جهان باز کرده است،پیش‌بینی‌ها در مورد آنچه که بعد از آن می‌آید،نادرست بوده است.پیش‌بینی اینکه این[پروژه]چه دستاوردهایی خواهد داشت،غیرممکن است،اما همیشه در گذشته عالی بوده است،و دلیلی وجود ندارد که فکر کنیم این بار هم متفاوت خواهد بود.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-10-nobel-winner-halzen-years-october.html

تشریح تصویر زیر:
فرانسیس هالزن،برنده جایزه نوبل فیزیک،مغز متفکر پشت رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب(IceCube)است.این رصدخانه،یک تلسکوپ است که در یک کیلومتر مکعب از یخ قطب جنوب قرار دارد و نوترینوها را شناسایی می‌کند.نوترینوها ذراتی هستند که جرم بسیار کمی دارند و به ندرت با سایر مواد تعامل می‌کنند.
#جایزه_نوبل
#نوترینو

@Einstein_astronomy

برنده جایزه نوبل فیزیک،از نقش پیشگامانه خود در زمینه هوش مصنوعی ابراز افتخار کرد:
فرانسیس هالزن،برنده جایزه نوبل فیزیک،روز چهارشنبه با افتخار درباره ترویج اولیه هوش مصنوعی در تحقیقات خود در زمینه نوترینوها صحبت کرد.هالزن،82 ساله،استاد دانشگاه ویسکانسین-مادیسون،در حال بازدید از شهر تورین در شمال ایتالیا بود و روز بعد از اعلامیه نوبل،با خبرنگاران در آنجا صحبت کرد.این فیزیکدان آمریکایی-بلژیکی،طراح رصدخانه نوترینو آیس‌کیوب است که از 5484 ماژول نوری به عنوان حسگر در اعماق یخ‌های قطب جنوب تشکیل شده است.
هالزن گفت:
در واقع،اولین شبکه‌های عصبی در اواخر دهه 1980 ظاهر شدند،و من بسیار مفتخرم که در سال 1991 مقاله‌ای نوشتم که در آن پیشنهاد کردم از هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل داده‌های بخشی از آزمایش‌های فیزیک کلاسیک استفاده شود.ما گاهی اوقات از شبکه‌های عصبی استفاده می‌کردیم.و این موضوع چند سال پیش تغییر کرد،زمانی که این شبکه‌های عصبی بسیار قدرتمند به وجود آمدند.شبکه‌های عصبی،برنامه‌های کامپیوتری هستند که سعی می‌کنند نحوه تشخیص الگوها در داده‌ها توسط مغز انسان را تقلید کنند.تحقیقات هالزن در زمینه نوترینوها -ذرات زیراتمی نادر که از اعماق کیهان سرچشمه می‌گیرند- بینش‌هایی در مورد مناطق دوردست فضا ارائه داده است.

رویای تور دو فرانس:
او گفت که رصدخانه آیس‌کیوب یک مسئله بسیار جالب را برای هوش مصنوعی حل کرده است:
وقتی معمولاً به آسمان نگاه می‌کنید،کهکشان راه شیری را می‌بینید.اما وقتی به آسمان نوترینوها نگاه می‌کنید،کهکشان‌های دیگری را می‌بینید،کهکشان راه شیری را نمی‌بینید.فقط پس از اینکه از شبکه‌های عصبی و تکنیک‌های یادگیری ماشین استفاده کردیم،بود که سرانجام توانستیم کهکشان راه شیری را در داده‌های خود ببینیم،که اکنون به طور قانع‌کننده‌ای استخراج کرده‌ایم.
آنتونیو زوکولی،رئیس موسسه ملی فیزیک هسته‌ای ایتالیا که هالزن با آن همکاری می‌کند،گفت:
در دورانی که فناوری‌های کاربردی بر تحقیقات تسلط دارند،این اعلامیه نوبل،شناسایی واضحی از اهمیت تحقیقات بنیادی برای درک ماهیت و ریشه‌های ما است.
هالزن گفت که انجام علم اکنون دشوارتر شده است،زیرا مشکلات مالی وجود دارد،اگرچه دانشگاه‌ها همچنان زنده هستند.اما او گفت که او شخص مناسبی برای صحبت در مورد کاهش بودجه نیست،زیرا رصدخانه او از این موضوع مصون مانده است.پروژه هالزن حدود 250 میلیون دلار(224 میلیون یورو)از بنیاد ملی علوم آمریکا دریافت کرده است.او با شوخی گفت که در حال نوشتن یک پیشنهاد است و امیدوار است که اعلامیه نوبل به تأمین بودجه آن کمک کند.
هنگامی که از او پرسیده شد که آیا همیشه رویای برنده شدن جایزه نوبل فیزیک را داشته است،او گفت که در کودکی ترجیح می‌داد دوچرخه‌سواری کند.او با شوخی گفت:
من اهل بلژیک هستم،می‌خواستم در تور دو فرانس برنده شوم.
پایان.
منبع:
https://phys.org/news/2026-10-nobel-physics-winner-pride-ai.html

تشریح تصویر زیر:
فرانسیس هالزن گفت که هوش مصنوعی به محققان کمک کرد تا راه‌شیری را در داده‌های مربوط به نوترینوها مشاهده کنند.
#جایزه_نوبل
#نوترینو
#هوش_مصنوعی

@Einstein_astronomy

بخش ششم:
تحقیقات تکمیلی در زمینه سیالات:
در ابتدا،مشخص نبود که چگونه می‌توان از این نظریه بسیار تخصصی برای کاربردهای خاص استفاده کرد.اما لیو و گلوریسو در سال 2018،معادلات را به شکلی قابل فهم‌تر بازنویسی کردند و محاسبات شروع به انتشار کردند.این کار جدید به نظریه‌پردازان اجازه داد تا با کارایی بیشتری فعالیت کنند و محاسبات خود را به پیش ببرند.به طور خاص،آن‌ها توانستند اصطلاحات کوچکی را در معادلات ناویه-استوکس شناسایی کنند که قبلاً نادیده گرفته شده بودند،اصطلاحاتی که برخی از اثرات حرکت تصادفی مولکول‌ها را نشان می‌دهند.لاندری گفت:
آنچه ما انجام می‌دهیم،چیزی فراتر از یک نسخه جایگزین از دینامیک سیالات است.در واقع،این روش دقیق‌تر است.
لوکا دلاکرتاز در دانشگاه شیکاگو،از این نظریه جدید برای محاسبه دقیق‌تر نحوه انتشار گرما در یک مایع استفاده کرد و دریافت که این انتشار در چند لحظه اول،کندتر از حد انتظار است،به دلیل نوسانات تصادفی.این اثر بسیار کوچک است که در آب قابل اندازه‌گیری نباشد،اما در سیستم‌های کوانتومی که از تعداد محدودی ذره تشکیل شده‌اند،اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.دلاکرتاز گفت:
انجام فیزیک دقیق در سیستم‌های پیچیده کوانتومی چند ذره،دیوانه‌وار به نظر می‌رسد،اما اکنون امکان‌پذیر است.
محققان دیگر از این نظریه برای استخراج معادلات مشابه ناویه-استوکس برای حالات عجیب ماده،مانند ماده فراکتالی،استفاده کردند.به طور خلاصه،ماده فراکتالی از گروه‌هایی از ذرات تشکیل شده است که به طور جمعی مانند یک ذره عمل می‌کنند.ذرات منفرد فراکتون در جای خود ثابت می‌مانند؛فقط زمانی که فراکتون‌ها با هم متحد شوند،می‌توانند حرکت کنند.
در سال 2020،اندرو لوکاس،فیزیکدان دانشگاه کلرادو، بولدر،و همکارانش،تقارن‌های جدیدی را در فاز فراکتالی شناسایی کردند و از چارچوب نظریه میدان موثر برای استخراج یک نسخه فراکتالی از معادلات ناویه-استوکس استفاده کردند.این کار،دریچه‌ای به روی درک دسته‌های جدیدی از فازهای ماده شبیه به مایع باز کرد.لوکاس گفت:
فقط چند خط جبر لازم است تا آن را در چارچوبی که[لیو]توسعه داده است،قرار دهیم و ببینیم چه چیزهایی امکان‌پذیر است.
در سال 2024،لوکاس و گروهش،بر اساس نظریه لیو،پایه‌های برخی از اجزای آن را به طور صریح مشخص کردند.آن‌ها از یک تقارن قوی جدید استفاده کردند که به این واقعیت مربوط است که تعداد کل ذرات در یک سیال همیشه یکسان است.این تقارن به طور جزئی شکسته شده و به یک تقارن ضعیف تبدیل می‌شود،زیرا تعداد دقیق ذرات در یک منطقه خاص از یک سیال می‌تواند از لحظه به لحظه تغییر کند.آن‌ها دریافتند که پیامد این تقارن شکسته،یک پراکندگی طولانی و کند است.این به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چرا برای پخش شدن یک قطره جوهر در یک سیال که از ذراتی تشکیل شده است که به طور مداوم از پیکوثانیه تا پیکوثانیه با هم برخورد می‌کنند،چندین ثانیه طول می‌کشد.
لوکاس و همکارانش،این تقارن را در سال 2024 در نظریه میدان موثر لیو ادغام کردند.لوکاس گفت:
مهم‌ترین دستاورد ما این بود که کاری را که لیو انجام می‌داد،توجیه کنیم.به نظر من،این پایان یک داستان است.
در حالی که چارچوب نظریه میدان موثر،محاسبات جدیدی را به وجود آورده است،ممکن است جایزه واقعی،بیشتر مفهومی باشد:
یک تعریف جدید از اینکه چه چیزی یک سیال را سیال می‌کند.یک سیال،هر ماده‌ای است که مجموعه‌ای خاص از تقارن‌ها را دارد،مهم نیست که از چه چیزی تشکیل شده است.
نیکولیس گفت:
چیزی جادویی در مورد دینامیک سیالات وجود دارد.روغن، آب،جیوه.اینها همه چیزهای بسیار متفاوت هستند،از نظر میکروسکوپی،اما در عمل،وقتی به نحوه جریان آنها نگاه می‌کنیم،رفتارهای بسیار مشابهی دارند.
پایان.
منبع:
https://www.quantamagazine.org/theory-of-fluids-enters-the-21st-century-20260817/
#فیزیک_سیالات

@Einstein_astronomy

‍ بخش پنجم:
رهبری در حوزه سیاهچاله‌ها:
یک نظریه میدان موثر جدید،تلاش‌هایی را در میان گروهی از دانشمندان که در زمینه سیاهچاله‌ها فعالیت می‌کنند،تسریع کرد.این سیاهچاله‌ها ارتباط عجیبی با سیالات دارند.یک پیشرفت نظری در اواخر دهه 1990 نشان داد که تحت شرایط خاص،می‌توان یک سیاهچاله کروی را به عنوان یک ماده کوانتومی در نظر گرفت.نظریه‌پردازان ارتباطی بین ویسکوزیته(گرانروی)این ماده و توانایی سیاهچاله در جذب و پنهان کردن انرژی برقرار کردند.نیکولیس گفت:
اشیاء می‌توانند وارد سیاهچاله شوند.این نوعی از پراکندگی انرژی است.
فیزیکدانان از قبل یک نظریه میدان موثر برای سیاهچاله‌ها داشتند:نظریه گرانش اینشتین.اگر یک سیاهچاله هویت پنهانی به عنوان یک سیال ناقص،انرژی‌گیر و ویسکوز داشته باشد،پس باید یک نظریه میدان موثر برای سیالات ناقص،انرژی‌گیر و ویسکوز نیز وجود داشته باشد.گروه‌های متعددی برای یافتن آن تلاش کردند.
هانگ لیو،فیزیکدان دانشگاه MIT،یکی از این گروه‌ها را رهبری می‌کرد.این گروه متوجه شد که سطح یک سیاهچاله دارای یک تقارن تبادلی است که مشابه تقارنی است که نیکولیس و همکارانش برای تعریف یک سیال از آن استفاده کرده بودند.به عبارت دیگر،می‌توان بخش‌هایی از یک سیاهچاله را با یکدیگر تعویض کرد بدون اینکه ساختار سیاهچاله مختل شود.
اما این تقارن برای توصیف یک سیال ناقص کافی نبود.برای دستیابی به این هدف،گروه لیو -که شامل محققانی به نام‌های مایکل کراسلی و پائولو گلوریوزو بود- به یک ترفند قدیمی از مکانیک کوانتومی متوسل شدند.آن‌ها ماده موجود در نظریه خود را تکثیر کردند و در واقع یک سیال دوم را اضافه کردند که ساعت آن به عقب حرکت می‌کرد،در حالی که ساعت سیال اول به جلو حرکت می‌کرد.با مقایسه این دو سیال در هر لحظه،محققان می‌توانستند تغییرات تصادفی را ردیابی کنند.(سیال فیزیکی واقعی اساساً میانگین دو سیال ریاضی بود.)
این گروه یک مشکل دیگر نیز داشتند.آن‌ها می‌دانستند که یک سیال در مقیاس بزرگتر باید از قوانین ترمودینامیک پیروی کند:
باید دمایی داشته باشد که از مکانی به مکان دیگر متفاوت است،و تمایلی برای مخلوط شدن نقاط گرم با نقاط سرد با گذشت زمان.در عین حال،آن‌ها می‌دانستند که در سطح میکروسکوپی،ارتعاشات اتم‌ها هیچ تفاوتی بین گذشته و آینده قائل نیستند.(شما نمی‌توانید تشخیص دهید که آیا یک ویدیو از حرکت اتم‌ها به جلو یا عقب پخش می‌شود.)آیا راهی وجود دارد که ترمودینامیک سیال را به دو نحوه عملکرد زمان مرتبط کرد؟
پس از آزمایش و خطا،این گروه یک تقارن را پیدا کردند که این کار را انجام داد.این تبدیل،دو سیال را تعویض کرد،ساعت‌های آن‌ها را معکوس کرد و به روش خاصی با دما دستکاری کرد.اگر این فرآیند برای بار دوم تکرار شود،سیال به حالت اولیه خود باز می‌گردد.مفاهیم مختلف زمان و سازگاری نهایی آن‌ها،از این تقارن ناشی می‌شد،تقارنی که با هیچ‌کدام از تقارن‌هایی که فیزیکدانان قبلاً دیده‌ بودند،متفاوت بود. کریستان جنسن،فیزیکدان فعلی دانشگاه ویکتوریا در کانادا،که در این تلاش برای ارتباط بین سیاهچاله‌ها و سیالات نیز مشارکت داشت،گفت:
این یک تقارن جالب است.و این ضروری است.قبل از آن،اصطلاحات بسیار زیادی وجود داشت.و سپس[همه چیز]به یک نقطه می‌رسد و شما فقط پدیده‌های شناخته شده را به دست می‌آورید،نه بیشتر و نه کمتر.
آن‌ها کار خود را به پایان رساندند.از این تقارن‌ها،آن‌ها می‌توانستند یک نظریه بنویسند و به مقیاس بزرگتر بروند تا معادلات ناویر-استوکس را استخراج کنند.در سال 2015،لیو و گروه او،نظریه میدان موثر جدید خود را منتشر کردند.این یک اثر بزرگ بود که 110 صفحه داشت.لاندری گفت:
این ذهن من را به خود جذب کرد.
در مرحله بعد،فیزیکدانان این نظریه را به کار خواهند گرفت.

تشریح تصویر زیر:
در موسسه فناوری ماساچوست،هانگ لیو رهبری گروهی را بر عهده داشت که از سیاه‌چاله‌ها به عنوان نقطه‌ی شروعی برای درک عمیق‌تر سیالات استفاده کرد.
#فیزیک_سیالات

@Einstein_astronomy

‍ بخش چهارم:
چگونه یک سیال را تعریف کنیم:
اولین پیشرفت در این زمینه در دهه ۲۰۰۰ رخ داد،زمانی که گروهی از کیهان‌شناسان از تفکر ویلسون برای توسعه یک نظریه میدان مؤثر برای کل جهان استفاده می‌کردند.در این راستا،آن‌ها به یک نکته کلیدی پی بردند:
انبساط جهان،یک تقارن اساسی در فضا-زمان را برهم می‌زند.
به طور کلی،فضا و زمان هیچ نقطه مرجعی ندارند که بتوان سرعت را نسبت به آن اندازه‌گیری کرد.اگر در یک سفینه فضایی بدون پنجره باشید،نمی‌توانید تشخیص دهید که آیا در حال حرکت سریع،کند یا اصلاً ساکن هستید.فضا-زمان از نظر سرعت،تقارنی دارد.
اما در جهان در حال انبساط،یک نقطه مرجع خاص وجود دارد که می‌توانید با استفاده از آن،حرکت را تشخیص دهید:
این نقطه‌ای است که در آن،انبساط خود فضا،کهکشان‌ها را به طور یکنواخت از شما دور می‌کند.اگر از کهکشان خود خارج شوید و در یک سفینه فضایی،در یک جهت خاص،در خلاف این روند انبساط حرکت کنید،کهکشان‌هایی که در جلوی شما قرار دارند،با سرعت کمتری نسبت به کهکشان‌هایی که در پشت سر شما هستند،از شما دور می‌شوند.
این گروه خاطرنشان کردند که سیالات نیز همین تقارن را برهم می‌زنند.اگر در یک مایع ساکن غوطه‌ور باشید،می‌توانید تشخیص دهید که در حالت سکون هستید.و اگر شروع به شنا کنید،مقاومت سیال را در حین حرکت آن در کنار خود احساس خواهید کرد.مایع ساکن،مانند جهان در حال انبساط،فاقد تقارن اساسی سرعت در فضا-زمان است.در عین حال،این مایع دارای سایر تقارن‌های استاندارد فضا-زمان است؛چرخش و انتقال،ماهیت سیال را تغییر نمی‌دهند.
آلبِرتو نیکولیس،فیزیکدانی که در حال حاضر در دانشگاه کلمبیا مشغول به کار است و روی نظریه میدان مؤثر کیهان کار کرده است،گفت:
از نظر تقارن‌ها،آن‌ها یکسان هستند.
این شباهت،این گروه را به فکر واداشت،اما آن‌ها به یک عنصر دیگر نیز نیاز داشتند.آن‌ها این عنصر را با بررسی تغییراتی که می‌توانند در یک سیال ایجاد کنند،بدون تغییر در انرژی آن،پیدا کردند؛مجموعه‌ای دیگر از تقارن‌ها.آن‌ها متوجه شدند که همیشه می‌توانند دو قسمت از یک سیال را با هم جایگزین کنند،بدون هیچ هزینه‌ای.همچنین می‌توان سه قسمت،یا چهار قسمت،یا هر تعداد دیگری را جابجا کرد.در مقابل،نمی‌توان هیچ ناحیه‌ای از یک ماده جامد را بدون پرداخت هزینه انرژی،از طریق شکستگی یا تنش داخلی شدید،جایگزین کرد،بنابراین مواد جامد فاقد این تقارن‌های جابجایی هستند.
این گروه،تعداد نامحدودی از تقارن‌های مربوط به سیالات را شناسایی کردند.آن‌ها بررسی کردند که این تقارن‌ها چه اصطلاحاتی را در نظریه می‌طلبند و سپس،با پیروی از روحیه‌ی ویلسون،از جزئیات میکروسکوپی چشم‌پوشی کردند و به بررسی کلی پرداختند.در نهایت،آن‌ها دقیقاً به معادلات اویلر رسیدند،که برای سیالات ایده‌آل مناسب هستند و از اصول تقارن اساسی استخراج شده‌اند.
این نظریه که در ابتدا در یک مقاله کیهان‌شناسی(در سال ۲۰۰۵)و سپس در یک مقاله هیدرودینامیک(در سال ۲۰۱۲)منتشر شد،اولین موردی بود که از رویکرد کامل نظریه میدان مؤثر برای سیالات استفاده می‌کرد.لاندری گفت:
این،متن بنیادین تمام این مباحث است.
مرحله بعدی،شامل کردن سیالات غیرایده‌آل نیز بود.

تشریح تصویر زیر:
آلبِرتو نیکولیس،فیزیکدانی از دانشگاه کلمبیا،از مباحث کیهان‌شناسی الهام گرفت تا در تدوین یک نظریه جدید در مورد سیالات به او کمک کند.
#فیزیک_سیالات

@Einstein_astronomy

‍ بخش سوم:
تقارن‌ها فراتر از ماده:
از دهه ۱۹۶۰،فیزیکدانان در تلاش بودند تا یک ویژگی مشترک در فلزات را درک کنند.وقتی یک فلز سرد می‌شود،اتم‌های آن در نهایت هم‌راستا می‌شوند و باعث مغناطیس شدن آن می‌شوند.به طرز مرموزی،این هم‌راستایی جمعی همیشه با سرعت دقیقا یکسانی رخ می‌دهد،چه فلز آهن،نیکل،کبالت یا ماده دیگری باشد.رویکرد ویلسون در نهایت نشان داد که چرا این اتفاق می‌افتد.کلید،بررسی تقارن‌های یک ماده بود.
می‌توان تقارنی را به عنوان تغییری در نظر گرفت که اهمیتی ندارد.یک مربع دارای تقارنی است؛می‌توانید آن را ۹۰ درجه بچرخانید و هیچ‌کس متوجه نخواهد شد.یک دایره تقارن بیشتری دارد؛می‌توانید آن را با هر زاویه‌ای که دوست دارید بچرخانید بدون اینکه عواقبی داشته باشد.ویلسون از تقارن‌ها برای محاسبه دقیق نحوه تغییر فرمول‌های ریاضی که هر ماده را توصیف می‌کنند،هنگام بزرگنمایی و کوچک‌نمایی استفاده کرد. او یک فرآیند دو مرحله‌ای را ارائه داد.
مرحله اول،شناسایی تقارن‌های سیستم شما در ریزترین سطحی است که می‌توانید درک کنید.به عنوان مثال،آهنرباها را در نظر بگیرید.اتم‌های آنها به نوعی در یک شبکه چیده شده‌اند که تقارن پیوسته فضایی را از بین می‌برد.(شما باید آهنربا را یک واحد در شبکه حرکت دهید تا ظاهر یکسانی داشته باشد.)اتم‌ها همچنین آزادی عمل دارند تا در هر جهتی اشاره کنند؛این نیز یک تقارن است.تقارن‌هایی مانند این،دقیقاً تعیین می‌کنند که کدام اصطلاحات ریاضی باید در نظریه شما وجود داشته باشند.
مرحله دوم،بزرگ‌نمایی به سمت سطح ماکروسکوپی است.ابزارهای ریاضی ویلسون به شما می‌گوید که آیا هر یک از اصطلاحات موجود در نظریه شما با بزرگ‌نمایی،رشد یا کوچک‌شدن خواهند داشت.آنچه او کشف کرد این بود که با بزرگ‌نمایی،بیشتر اصطلاحات تقریباً به صفر میل می‌کنند.این به این دلیل است که با بزرگ‌نمایی،دید ریاضی شما تار می‌شود.جزئیاتی که مربوط به اتم‌های تکی یا گروه‌های کوچک اتم‌ها هستند،آنقدر کوچک می‌شوند که دیگر مهم نیستند.فقط اصطلاحاتی که روندهای کلی را دنبال می‌کنند،باقی می‌مانند و شما به یک نظریه مختصر و مفید از مغناطیس می‌رسید -یک نظریه میدان مؤثر- که از تقریباً تمام جزئیات اتمی جدا شده است.
لاندری گفت:
این قدرت درک ویلسون است.شما می‌توانید مستقیماً به پاسخ برسید.
با استفاده از این ابزارها،ویلسون معمای این را حل کرد که چرا بسیاری از آهنرباها با سرعت یکسانی مغناطیس می‌شوند.مرحله بزرگ‌نمایی از نقطه‌ای عبور می‌کند که در آن همه آهنرباها یکسان به نظر می‌رسند،چه اتم‌های آنها در شکل مکعب یا چهاروجهی چیده شده باشند.تنها چیزی که مهم است این است که اتم‌ها دارای تقارنی هستند که به آنها اجازه می‌دهد در هر جهتی اشاره کنند.(به عنوان مثال،آهنرباهایی که اتم‌های آنها به گونه‌ای ثابت شده‌اند که فقط در یک صفحه بچرخند،با سرعت متفاوتی مغناطیس می‌شوند.)
تحقیقات ویلسون همچنین توضیح داد که چرا چند ویژگی،مانند دمایی که در آن مغناطیس شدن رخ می‌دهد،به شدت از یک آهنربا به آهنربای دیگر متفاوت است،حتی اگر تقارن اسپینی یکسانی داشته باشند.این ویژگی‌ها به اندازه چند اصطلاح باقی‌مانده مرتبط هستند.تقارن‌ها به شما شکل کلی اصطلاحاتی را که بزرگ باقی می‌مانند،نشان می‌دهند،اما دقیقاً نمی‌گویند که این اصطلاحات چقدر بزرگ هستند.اندازه‌های این اصطلاحات مانند رشته‌های نازکی هستند که دنیای ماکروسکوپی را به دنیای میکروسکوپی متصل می‌کنند.
در دهه‌های بعد،ابزارهای ویلسون به بسیاری از زمینه‌های فیزیک نفوذ کرد.فیزیکدانان از محاسبات ویلسون برای توجیه مکانیک‌های قبلاً مبهم نظریه میدان کوانتومی استفاده کردند،که هر ذره را به عنوان یک موج در نظر می‌گیرد و در عین حال اثرات کمتر مهم ارتعاشات کوچک را نادیده می‌گیرد.دستاوردهای ویلسون همچنین شکل‌دهنده نظریه‌های مدرن از برخی فازهای ماده،مانند جامدات،بود.اما وقتی صحبت به سیالات رسید،دانشمندان همچنان در بن‌بست قرار داشتند.تقارن‌های تعریف‌کننده آنها هنوز مشخص نبودند.

تشریح تصویر زیر:
کنِت ویلسون،فیزیک‌دان دانشگاه کورنل،در سال 1982 برنده جایزه نوبل فیزیک شد.
ابر‌های موج‌دار کِلْوین-هِلْم‌هولتز نشان می‌دهند که مواد بسیار متفاوت می‌توانند مانند مایعات رفتار کنند.
#فیزیک_سیالات

@Einstein_astronomy

‍ بخش دوم:
طلوع سیالات:
قرن‌هاست که دانشمندان اصول اولیه سیالات را درک کرده‌اند.در دهه 1750،ریاضیدان لئونارد اویلر،قانون دوم حرکت نیوتن را(همان قانونی که به ما F=ma را می‌دهد)تطبیق داد تا حرکت مایعات را پیش‌بینی کند.معادلات اویلر برای سیالات کامل به طور کامل کار می‌کنند،سیالاتی که در آن‌ها جریان می‌تواند به طور نامحدود ادامه یابد،زیرا این سیالات هیچ لزجشی(نوعی چسبندگی ذاتی)ندارند که سرعت آن‌ها را کاهش دهد.
در اوایل دهه 1800،کلاود-لویی ناویه و جورج گابریل استوکس،معادلات اویلر را ارتقا دادند.معادلات جدید ناویه-استوکس می‌توانستند هر نوع سیال،چه کامل و چه غیر کامل،را در بر بگیرند.آن‌ها می‌توانستند نحوه پراکندگی یک سیال در سیال دیگر را مدل‌سازی کنند،مانند یک قطره جوهر که در یک لیوان آب پخش می‌شود،و همچنین نحوه ایجاد اصطکاک در سیالات(از جمله هوا،که از نظر فنی یک سیال است).
امروزه،فیزیکدانان و مهندسان از معادلات ناویه-استوکس برای طراحی بال هواپیما و پروانه‌های قایق‌های تفریحی،پیش‌بینی محل فرود طوفان،مدل‌سازی نحوه افزایش خطر خشکسالی به دلیل تغییرات آب و هوایی،و پیش‌بینی رفتار جریان‌های گدازه،ابرهای خاکستر و حتی درون ستارگان استفاده می‌کنند.آن‌ها همچنین می‌دانند که سیالات،فراتر از آن چیزی هستند که اویلر،ناویه و استوکس درک می‌کردند.
معادلات ناویه-استوکس فرض می‌کنند که سیالات مواد پیوسته‌ای هستند که به طور کاملاً یکنواخت جریان دارند،مهم نیست که شما تا چه حد روی یک نقطه زوم کنید.اما در واقع،سیالات ترکیبی از مولکول‌ها و اتم‌ها هستند.با زوم کردن،در نهایت،ناهنجاری‌های کوچکی در جریان را به دلیل این ماهیت ذره‌ای مشاهده خواهید کرد،ناهنجاری‌هایی که در معادلات کلاسیک سیالات حذف می‌شوند.
مایکل لاندری،فیزیکدان موسسه فناوری ماساچوست،گفت:
معادلات ناویه-استوکس بسیار تقریبی هستند.این یک معادله دقیق نیست.
به این ترتیب،نظریه ما در مورد سیالات یک مورد استثنایی است.در دهه 1900،با کشف ساختار جهان در مقیاس‌های کوچکتر و کوچکتر،فیزیکدانان بسیاری از نظریه‌های خود در مورد ماده را بازنگری کردند تا وجود اتم‌ها و موارد مشابه را در نظر بگیرند.این نظریه‌های جدید نیز تقریبی بودند،زیرا ردیابی حرکت هر اتم امکان‌پذیر نیست.اما در طول دهه‌ها،فیزیکدانان راهی برای بازنویسی این نظریه‌ها و استنتاج مجدد آن‌ها به روشی سازگارتر با اتم‌ها پیدا کردند.
در دهه 1970،کنت ویلسون،فیزیکدان دانشگاه کورنل،تمام این اجزا را جمع‌آوری کرد و آن‌ها را در یک بسته ریاضی واحد قرار داد.ویلسون با محاسبات دقیق نشان داد که چرا مقیاس‌های کوچکتر به روشی نسبتاً محدود،در سطح ما نفوذ می‌کنند.او یک روش کاملاً جدید برای ساختن نظریه‌های سطح بالا،به نام نظریه‌های میدان موثر،ایجاد کرد که پایه‌ای جدید برای بخش بزرگی از فیزیک را تشکیل می‌داد.این کار جایزه نوبل را برای او به ارمغان آورد.همه این‌ها از آهنرباها شروع شد.

تشریح تصویر زیر:
جورج گابریل استوکس(سمت چپ)،ریاضیدان و فیزیکدان ایرلندی،و کلاود-لویی ناویه،مهندس فرانسوی،نظریه خود را در مورد سیالات در دهه ۱۸۰۰ میلادی توسعه دادند.
#فیزیک_سیالات

@Einstein_astronomy

‍ تئوری سیالات وارد قرن بیست و یکم می‌شود:
بخش اول:
از سال 1800 تا اوایل سال 2000،فیزیکدانان از یک تئوری واحد برای درک رفتار سیالات استفاده می‌کردند.اکنون،با استفاده از یک دیدگاه مدرن،آن‌ها سیالات را از پایه و اساس بازتعریف کرده‌اند.در نیمه دوم قرن بیستم،یک تحول مفهومی بزرگ در فیزیک رخ داد.کشف این موضوع که جهان ما از یک دنیای میکروسکوپی از مولکول‌ها نشأت می‌گیرد،که خود از یک دنیای حتی میکروسکوپی‌تر از ذرات زیراتمی(که خود از موادی عجیب‌تر به وجود می‌آیند)پدیدار می‌شود،باعث بازنویسی نظریه‌های ما در مورد ماده شد.
اما این انقلاب به سیالات نرسید.معادلات حاکم بر آن‌ها در شکل ساده و قدیمی خود باقی ماندند:
معادلات ناویه-استوکس،که اولین بار در قرن نوزدهم توسعه یافتند.معادلات ناویه-استوکس در پیش‌بینی نحوه جریان و چرخش سیالات بسیار موفق هستند.اما آن‌ها قادر به در نظر گرفتن وجود مجموعه‌هایی از ذرات میکروسکوپی که ماده را تشکیل می‌دهند،نیستند.
اکنون،فیزیکدانان نظریه‌ای دارند که این کار را انجام می‌دهد.این نظریه،نتیجه یک تلاش 20 ساله برای بازسازی تئوری سیالات از پایه و اساس است.در این مسیر،فیزیکدانان یک روش کاملاً جدید برای تعریف مفهوم سیال ارائه داده‌اند،بر اساس ویژگی‌های اساسی به نام تقارن‌ها،و نشان داده‌اند که معادلات ناویه-استوکس نتیجه تقارن‌ها هستند،که این موضوع توضیح می‌دهد که چرا این معادلات به شکل‌هایی که دارند،در می‌آیند.
با درک منشاء معادلات ناویه-استوکس،محققان راهی برای فراتر رفتن از آن‌ها پیدا کرده‌اند،و مفهوم سیال را بازتعریف کرده‌اند و رفتارهای جدیدی را پیش‌بینی کرده‌اند که ناشی از حرکت ذرات میکروسکوپی هستند.راه‌اندازی این مسیر برای درک سیالات به عنوان محصول دنیای میکروسکوپی،به طور متناقض،توسط فیزیکدانانی آغاز شد که در مورد بزرگترین مقیاس‌های واقعیت فکر می‌کردند.در نهایت،برای ورود سیالات به عصر مدرن،نیاز به بینش‌هایی از محققانی بود که در مورد سیاه‌چاله‌ها و کل جهان تحقیق می‌کردند.
#فیزیک_سیالات

@Einstein_astronomy

‍ بخش دهم:
دستگاه‌های خنک‌کننده رقیق‌سازی(dilution refrigerators)که شبیه لوستر هستند،شاید برجسته‌ترین نمونه‌ها از زیرساخت‌های محاسبات کوانتومی باشند.در بالای این دستگاه،Badger قرار دارد که در یک نمایشگاه تأثیرگذار در سال 2009، توسط محققان دانشگاه ییل،برای اجرای الگوریتم‌های ساده کوانتومی بر روی دو کیوبیت ابررسانا استفاده شد.یک سیستم لوله‌کشی در سمت راست آن،مخلوطی از ایزوتوپ‌های هلیوم را برای خنک‌سازی به گردش در می‌آورد.در طول کار،یک تراشه که کیوبیت‌ها را در خود جای داده است،به جعبه مسی زیر کمترین صفحه متصل می‌شود و کل سیستم در داخل سپرهای استوانه‌ای لایه‌لایه قرار می‌گیرد تا از تابش حرارتی جلوگیری شود و عایق‌بندی خلا ایجاد شود.در پایین،یک دستگاه خنک‌کننده رقیق‌سازی مدرن‌تر از شرکت Google Quantum AI،یکی از چالش‌های مهندسی مرتبط با افزایش مقیاس سیستم‌های کیوبیت ابررسانا را نشان می‌دهد.برای کنترل کیوبیت‌های منفرد و تنظیم تعاملات آن‌ها،به تعداد زیادی کابل با خم‌های S-شکل نیاز است تا از ایجاد تنش ناشی از انقباض حرارتی در طول خنک‌سازی جلوگیری شود.فناوری محاسبات کوانتومی به سرعت در حال پیشرفت است،اما هنوز راه زیادی در پیش است.
پایان.
منبع:
https://www.quantamagazine.org/building-a-quantum-computer-one-fragile-qubit-at-a-time-20260819/
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش نهم:
این تراشه که در اوایل دهه 2010 توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا،سانتا باربارا،طراحی شده است،نمونه‌ای از طراحی کیوبیت‌های ابررسانا را نشان می‌دهد.ابعاد هر ضلع آن 6 میلی‌متر است و دارای چهار کیوبیت ابررسانا(مربع‌های طلایی رنگ در وسط مناطق سبز و زرد)است.هر کیوبیت با یک نوار ابررسانا به شکل مارپیچ،که به آن رزوناتور(resonator)گفته می‌شود،جفت شده است و به عنوان حافظه برای ذخیره اطلاعات کوانتومی عمل می‌کند.کیوبیت‌ها از طریق رزوناتور بلند و مارپیچ در مرکز تراشه با یکدیگر تعامل دارند.اتصالات خارجی،پالس‌های مایکروویو را برای کنترل و اندازه‌گیری ارائه می‌دهند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش هشتم:
فرآیند ساخت کیوبیت‌های ابررسانا،از روش‌های مورد استفاده در ساخت تراشه‌های کامپیوترهای معمولی الهام گرفته است.نوارهای نازکی از فلز و مواد دیگر بر روی دیسک‌های سیلیکونی بسیار تمیز قرار می‌گیرند تا کیوبیت‌ها ساخته شوند،و سپس این دیسک‌ها به قطعات جداگانه‌ای(تراشه‌ها)تقسیم می‌شوند.این فرآیند ساخت تراشه‌ها در یک محیط کاملاً تمیز،مانند این محیط در آلبانی،نیویورک(بالا)،انجام می‌شود تا از آلودگی ناشی از گرد و غبار و ذرات معلق جلوگیری شود.این تراشه‌ها(پایین)بر اساس طرحی از شرکت IBM با نام رمز نایت‌هاک تولید شده‌اند.هر تراشه،۱۲۰ کیوبیت را در خود جای داده است،به همراه مدارهای ابررسانای دیگری که برای کنترل تعاملات بین این کیوبیت‌ها استفاده می‌شوند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش هفتم:
در مقاله‌ای که در سال 2025 منتشر شد،گروهی از محققان در موسسه فناوری کالیفرنیا،موفق به به دام انداختن 6100 اتم سزیم شدند که هر کدام به طور جداگانه قابل کنترل بودند.این اتم‌ها در یک آرایه از گیرنده‌های نوری با قطر 1 میلی‌متر قرار داشتند.آن‌ها نشان دادند که کیوبیت‌هایی که در این اتم‌ها کدگذاری شده‌اند،زمان انسجام طولانی دارند،که این یک شرط لازم برای محاسبات کوانتومی است.با این حال،آن‌ها هیچ محاسباتی انجام ندادند؛رکورد تعداد کیوبیت‌های مورد استفاده برای اجرای یک الگوریتم کوانتومی هنوز بسیار پایین‌تر از این مقدار است.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش ششم:
با استفاده از آرایه‌های گیرنده‌های نوری که در محاسبات کوانتومی با اتم‌های خنثی به کار می‌روند،به راحتی می‌توان اتم‌ها را جابجا کرد تا هر دو کیوبیت را در تماس با یکدیگر قرار داد.در مقاله‌ای که در سال ۲۰۱۸ منتشر شد،محققان دانشگاه پاریس-ساکله،این قابلیت را با چیدمان اتم‌ها در اشکال سه بعدی چشمگیر،از جمله یک شکل که بر اساس برج ایفل طراحی شده بود،به نمایش گذاشتند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش پنجم:
قلب یک کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر اتم‌های خنثی،سلول خلاء شیشه‌ای است که در آن اتم‌ها در آرایه‌های گیرنده‌های نوری(optical tweezers)به دام می‌افتند.این سلول خلاء،که توسط شرکت نوپا QuEra در زمینه محاسبات کوانتومی تولید شده است،توسط سیم‌های پیچیده احاطه شده که به محققان این امکان را می‌دهد تا میدان مغناطیسی را در ناحیه به دام انداختن،به طور دقیق کنترل کنند.همچنین،قطعاتی که برای متمرکز کردن پرتوهای لیزر به داخل سلول استفاده می‌شوند،نیز قابل مشاهده هستند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش چهارم:
راه‌اندازی یک کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر اتم‌های خنثی،نیازمند سیستم‌های لیزری متعددی است که برای جابجایی،به دام انداختن،اندازه‌گیری و دستکاری اتم‌هایی که به عنوان کیوبیت عمل می‌کنند،استفاده می‌شوند.این عکس از یک میز نوری در آزمایشگاه اتم‌های خنثی دانشگاه هاروارد،تعدادی از آینه‌ها،لنزها،فیبرهای نوری و حسگرها را نشان می‌دهد که همراه با سایر اجزا،برای هدایت،تقسیم و تثبیت پرتوهای لیزر استفاده می‌شوند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش سوم:
برای افزایش مقیاس کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر یون‌های به دام افتاده،محققان باید از تله‌های سطحی کوچکتر استفاده کنند،در این تله‌ها،یون‌ها توسط میدان‌های الکتریکی که توسط الکترودهای نازک طلایی روی سطح تراشه ایجاد می‌شوند،در بالای تراشه معلق می‌شوند.این تله سطحی، که موضوع مقاله‌ای در سال ۲۰۲۱ توسط محققان موسسه ملی استاندارد و فناوری در بولدر، کلرادو بود،دارای یک آشکارساز فوتونی یکپارچه(نقطه سیاه کوچک در مرکز تراشه)است که برای اندازه‌گیری وضعیت یون‌های بریلیوم که به عنوان کیوبیت عمل می‌کنند،استفاده می‌شود.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

بخش دوم:
این عکس برجسته که در سال ۲۰۱۷ در آزمایشگاه محاسبات کوانتومی مبتنی بر یون‌های به دام افتاده در دانشگاه آکسفورد گرفته شده،یک یون استرانسیم را نشان می‌دهد که در یک محفظه خلاء معلق است.میدان‌های الکتریکی که توسط الکترودهای فولادی به شکل سوزن و تیغه ایجاد می‌شوند،این یون را در مرکز یک ناحیه ۲ میلی‌متری بین نوک سوزن‌ها محصور می‌کنند.این یون به دلیل جذب مداوم فوتون‌ها از یک پرتو لیزر و انتشار فوتون‌ها برای دفع انرژی اضافی،قابل مشاهده است.این نوع تله‌های تیغه‌ای که نسبتاً بزرگ هستند،اغلب در آزمایشگاه‌های دانشگاهی برای آزمایش تکنیک‌های جدید محاسبات کوانتومی بر روی تعداد کمی کیوبیت استفاده می‌شوند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy

‍ ساخت یک کامپیوتر کوانتومی،قطره به قطره،با استفاده از کیوبیت‌های شکننده:
بخش اول:
هنوز هیچ‌کس نمی‌داند کدام فناوری،کامپیوترهای کوانتومی آینده را تغذیه خواهد کرد،اما رقابت برای ساخت آن‌ها،از همین حالا،منجر به تولید برخی از پیچیده‌ترین ماشین‌آلات علم شده است.تقریباً تمام کامپیوترهای مدرن،از میکروکنترلرهای ارزان‌قیمت موجود در ماشین ظرفشویی شما گرفته تا سخت‌افزارهای پیشرفته‌ای که برای سیستم‌های هوش مصنوعی محاسبات انجام می‌دهند،بر اساس نسخه‌هایی از یک فناوری واحد عمل می‌کنند:
صفحه‌های سیلیکونی که با ساختارهای میکروسکوپی به نام ترانزیستورها پوشانده شده‌اند.مدارهای الکترونیکی حاوی ترانزیستورها می‌توانند به سرعت و به طور قابل اعتماد بین دو حالت،که معمولاً با 0 و 1 مشخص می‌شوند،تغییر کنند.این ویژگی به آن‌ها امکان می‌دهد تا بیت‌ها،واحدهای اساسی اطلاعات،را ذخیره و پردازش کنند.
کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که اطلاعات را به روش‌های جدید و قدرتمندتری،فراتر از صرفاً 1 و 0،پردازش کنند و مشکلات خاصی را حل کنند که برای همتایان معمولی آن‌ها بسیار دشوار است.با این حال،ساخت ماشینی به اندازه کافی قدرتمند برای تحقق این وعده،همچنان یک چالش بزرگ است.محاسبات کوانتومی هنوز به لحظه ترانزیستور خود نرسیده است،و محققان همچنان رویکردهای مختلفی را برای توسعه سخت‌افزار کوانتومی بررسی می‌کنند.
رویکردهای فعلی،در درجه اول، در این زمینه تفاوت دارند که از کدام سیستم‌های فیزیکی به عنوان کیوبیت،بلوک‌های سازنده اساسی کامپیوترهای کوانتومی،استفاده می‌کنند.بر خلاف مدارهایی که بیت‌های کلاسیک را ذخیره می‌کنند،کیوبیت‌ها می‌توانند پدیده‌های عجیبی مانند برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی را نشان دهند که قدرت محاسباتی بیشتری به آن‌ها می‌بخشد.با این حال،این اثرات کوانتومی نیز بسیار شکننده هستند و به راحتی می‌توانند توسط تعاملات ناخواسته بین کیوبیت‌ها و محیط اطراف مختل شوند.هر فناوری کیوبیت پیشنهادی،تلاش می‌کند تا دو ویژگی را که دستیابی به آن‌ها به طور همزمان دشوار است،با هم آشتی دهد:
کیوبیت‌ها باید از اختلالات خارجی جدا شوند،اما در عین حال،باید به راحتی توسط محققان قابل دستکاری باشند.
برخی از محققان،شرط خود را بر سیستم‌های کوانتومی طبیعی مانند اتم‌ها گذاشته‌اند.برای استفاده از یک اتم به عنوان کیوبیت،ابتدا باید آن را جدا کرده و در یک محفظه خلاء به دام بیندازید،و محققان دو رویکرد متمایز را برای انجام این کار دنبال کرده‌اند.در محاسبات کوانتومی مبتنی بر یون‌های به دام افتاده،محققان یک الکترون را از هر اتم جدا می‌کنند تا یون‌های دارای بار مثبت ایجاد کنند که می‌توانند توسط میدان‌های الکتریکی در جای خود نگه داشته شوند.رویکرد دیگر،از آرایه‌هایی از پرتوهای لیزر متمرکز،به نام گیره‌های نوری،برای به دام انداختن اتم‌های خنثی استفاده می‌کند.
محققان دیگری رویکرد جایگزینی را دنبال می‌کنند که به آن محاسبات کوانتومی ابررسانا می‌گویند،که شامل طراحی کیوبیت‌های مصنوعی است.با استفاده از نسخه‌های اصلاح‌شده‌ای از فرآیندهای میکروساخت که برای محاسبات کلاسیک توسعه یافته‌اند،محققان مدارهای کوچکی را از موادی مانند آلومینیوم و نیوبیوم مونتاژ می‌کنند که در دماهای بسیار پایین،به ابررسانا تبدیل می‌شوند.این مدارهای ابررسانا،که در سیستم‌های سردخانه‌ای ویژه‌ای به نام سردخانه‌های رقیق قرار دارند،می‌توانند مانند کیوبیت عمل کنند.بسیاری از کاندیدهای دیگر کیوبیت نیز مورد بررسی قرار گرفته‌اند،از اسپین‌های الکترون گرفته تا فوتون‌ها و سیستم‌های کوانتومی عجیب‌تر.
افزایش مقیاس از نمونه‌های کوچک به سیستم‌های بسیار بزرگ‌تر،یکی از بزرگترین چالش‌هایی است که تمام این رویکردها با آن روبرو هستند.ساختن چند کیوبیت خوب کافی نیست:
محققان در نهایت به حداقل ده هزار،و حتی با خوش‌بینانه‌ترین تخمین‌ها،شاید حتی میلیون‌ها کیوبیت نیاز خواهند داشت.تعداد بیشتر کیوبیت‌ها همچنین به معنای سیستم‌های کنترل و اندازه‌گیری بزرگتر و پیچیده‌تر است.اگرچه هنوز زود است که بگوییم کدام فناوری،در صورت وجود،پیروز خواهد شد،تصاویر در بخش های بعدی نگاهی اجمالی به تلاش‌های جاه‌طلبانه مورد نیاز برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد ارائه می‌دهند.
#فیزیک_اتمی
#کامپیوتر_کوانتومی
#مکانیک_کوانتومی

@Einstein_astronomy