Cum poate un joc de masă străvechi să deblocheze descoperiri de ultimă oră în fizică

Joc cu raportor Probabil că a apărut încă din anul 6000 î.Hr. în Iordania Se joacă în toată lumea până astăzi. Este format din pietre pe care jucătorii le mută între o serie de găuri mici pe o tablă de joc din lemn. Obiectivul jocului este de a introduce toate pietrele în ultima gaură de la sfârșitul tablei.

Într-un nou studiu publicat în AVS Știința CuanticăCercetătorii de la Universitatea Tulane au aplicat o versiune solitaire modificată a raportorului, pe care o numesc ManQala, geometriei stărilor cuantice, domeniul fizicii cuantice care se ocupă cu punerea sistemelor cuantice în stări specifice.

Problema centrală pe care ingineria cuantică de stat încearcă să o rezolve, a spus Ryan Glaser, profesor asistent de fizică la Colegiul de Știință și Inginerie, este: „Ce trebuie să fac pentru a aduce sistemul meu cuantic în starea pe care o vreau?” În esență, cercetătorii trebuie să descopere cum să facă particulele să rămână în anumite locuri sau să aibă anumite energii pentru a le studia și a utiliza computere cuantice.

Acest lucru este mai dificil cu particulele cuantice decât cu, să zicem, pietrele de pe o placă raportor. „Lucrurile cuantice, în general, sunt foarte sensibile și greu de controlat”, a spus Glaser. „Sistemul se poate defecta rapid și vă poate face să pierdeți orice avantaj cantitativ pe care îl aveți sau ați dori să îl aveți.”

Fizicienii cuantici au deja câteva modalități de a rezolva aceste probleme, dar simulările efectuate de cercetătorii din acest studiu au arătat că ManQala este mai eficient, chiar și pe sisteme mai simple. „Deja vedem avantaje, chiar și în aceste sisteme simplificate cu trei și trei găuri”, a spus Glaser.

Studiul este unul dintre multele din domeniul jocurilor cuantice, a spus Glaser, care „preia în mod eficient jocuri obișnuite precum Sudoku, dame sau tic-tac-toe și le aplică regulile fizicii cuantice și vede lucruri interesante care s-ar putea întâmpla”. Când aveți de-a face cu particule cuantice, mai degrabă decât cu pietre fizice, există șansa ca particulele să interfereze unele cu altele atunci când sunt în „gropi” adiacente. Aceasta înseamnă că există mai multe mișcări disponibile, iar pentru Mancala, cel puțin, „poți câștiga jocul dacă folosești regulile cantitative, unde nu ai putea dacă folosești regulile clasice”, a spus Glaser.

Deși acest studiu s-a concentrat pe simulări, Glaser este optimist cu privire la aplicațiile viitoare ale raportorului. „Este în domeniul teoriei chiar acum, dar cred că este cu siguranță fezabil experimental”, a spus Glaser. El speră să aplice ManQala la un computer IBM Quantum cloud, pe care l-a folosit pentru cercetare în trecut, împreună cu colegii cercetători Thomas Searles de la Universitatea Illinois din Chicago și Brian Kirby, profesor asistent de fizică la Tulane.