מערכות קוונטיות לעולם אינן שוכחות לחלוטין מאין הגיעה

אפילו המערכות הקוונטיות הכאוטיות ביותר שומרות על סימן קבוע של עברן שלהן - כתם לידה קוונטי - שלעולם אינו דוהה. חוקרים מאוניברסיטת טמפרה, אוניברסיטת הרווארד ו-TU דרזדן גילו תכונה זו במחקרם האחרון. הממצאים שלהם שופכים אור חדש על הקשר החמקמק בין מכניקה קלאסית לקוונטית. במבט לעתיד, כתמי לידה קוונטיים אלו, יחד עם תופעות קשורות הידועות כצלקות, עשויים להיות מנוצלים בסופו של דבר כדי להפעיל ננו-אלקטרוניקה מהדור הבא.

הבנת האופן שבו מערכות קוונטיות מתפתחות לאורך זמן היוותה זה מכבר אתגר מרכזי בפיזיקה. בעוד שמכניקה קלאסית היא צפויה, מכניקת הקוונטים מציגה הסתברויות וכאוס המקשים על מעקב אחר מצבים. עם זאת, גילוי חדש זה מראה שזיכרון של המצב הראשוני שורד עמוק בתוך האבולוציה הכאוטית של המערכת.

צוות המחקר ניתח כיצד מערכות קוונטיות מתנהגות בתנאים קיצוניים, וגילה שחתימות מסוימות של מקורן נשארות שלמות ללא הגבלת זמן. סמנים קבועים אלו מאתגרים הנחות קודמות לפיהן מערכות קוונטיות כאוטיות אקראיות לחלוטין את המצבים שלהן ומאבדות כל קשר לתנאים ההתחלתיים שלהן.

תגלית זו שופכת אור חדש על הקשר החמקמק בין מכניקה קלאסית לקוונטית. על ידי גישור על הפער שבין האופן שבו אנו מבינים פיזיקה מאקרוסקופית צפויה לבין פיזיקה מיקרוסקופית בלתי צפויה, מדענים יכולים למודל טוב יותר תופעות פיזיקליות מורכבות.

במבט קדימה, כתמי לידה קוונטיים אלו ותופעות דומות עשויים לשמש להנעת ננו-אלקטרוניקה מתקדמת. ככל שמהנדסים שואפים לבנות רכיבים אלקטרוניים קטנים ויעילים יותר, שימוש בתכונות קוונטיות יציבות אלו עשוי להוביל לפריצות דרך במחשוב ובמדע החומרים.

ההשלכות של מחקר זה חורגות הרבה מעבר לפיזיקה תיאורטית. על ידי הדגמה שזיכרון קוונטי עמיד יותר ממה שחשבו בעבר, המחקר פותח אפיקים חדשים לשליטה במצבים קוונטיים במכשירים מעשיים, ומקרב אותנו למיצוי הפוטנציאל של מכניקת הקוונטים.