Μια διεθνής ομάδα ερευνητών από τα πανεπιστήμια του Τούρκου (Φινλανδία), του Μιλάνου (Ιταλία) και του Νικολάου Κοπέρνικου (Πολωνία) κατέρριψε μια θεμελιώδη αντίληψη για τη μνήμη στα κβαντικά συστήματα.
Η μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «PRX Quantum», αποκαλύπτει ότι ένα κβαντικό σύστημα μπορεί να φαίνεται ότι δε διαθέτει μνήμη από μια συγκεκριμένη οπτική γωνία, ενώ ταυτόχρονα διατηρεί πληροφορίες από το παρελθόν του όταν εξετάζεται από μια άλλη.
Η σύγκρουση δύο κβαντικών κόσμων: Σρέντινγκερ εναντίον Χάιζενμπεργκ
Στην κλασική φυσική, η μνήμη είναι απλή: αν η μελλοντική συμπεριφορά εξαρτάται μόνο από την παρούσα κατάσταση, το σύστημα είναι «χωρίς μνήμη» (Μαρκοβιανό). Στον κβαντικό κόσμο όμως, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν δύο διαφορετικά πλαίσια περιγραφής:
- Η εικόνα του Σρέντινγκερ: Εστιάζει στο πώς εξελίσσεται η κβαντική κατάσταση ενός συστήματος με την πάροδο του χρόνου.
- Η εικόνα του Χάιζενμπεργκ: Εστιάζει στο πώς εξελίσσονται οι παρατηρήσιμες ποσότητες (οι ιδιότητες που μετράμε πειραματικά).
Αν και οι δύο προσεγγίσεις δίνουν τα ίδια αποτελέσματα στις μετρήσεις, η νέα έρευνα έδειξε ότι δεν είναι ισοδύναμες όσον αφορά την περιγραφή της μνήμης.
Κρυμμένη μνήμη και κβαντικός «θόρυβος»
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ορισμένα φαινόμενα μνήμης γίνονται ορατά μόνο όταν αναλύεται η εξέλιξη των καταστάσεων, ενώ άλλα εμφανίζονται μόνο όταν επικεντρωνόμαστε στις παρατηρήσιμες ιδιότητες. Αυτό σημαίνει ότι η κβαντική μνήμη είναι πολύ πιο περίπλοκη από ό,τι πιστεύαμε μέχρι σήμερα και μπορεί να παραμένει «κρυμμένη» σε κοινή θέα.
Η ανακάλυψη αυτή έχει τεράστια σημασία για τις κβαντικές τεχνολογίες. Καθώς το εξωτερικό περιβάλλον προκαλεί θόρυβο και απώλεια πληροφορίας, η κατανόηση του πώς εκδηλώνεται η μνήμη είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό στρατηγικών που είτε θα εξαλείφουν αυτόν τον θόρυβο, είτε θα τον εκμεταλλεύονται για τη βελτίωση των κβαντικών συσκευών.
Νέοι ορίζοντες στην κβαντική δυναμική
Η μελέτη εισάγει επίσης έναν νέο τρόπο μέτρησης της μνήμης στην εικόνα του Χάιζενμπεργκ, δίνοντάς του μια πρακτική ερμηνεία που σχετίζεται με την «πιθανότητα πρόβλεψης» μεταξύ κβαντικών φαινομένων. Όπως δήλωσε ο καθηγητής Jyrki Piilo, τα ευρήματα αυτά αναδιαμορφώνουν βασικές έννοιες όπως η μνήμη και ο χρόνος, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα εποχή στον έλεγχο της κβαντικής δυναμικής.
