Kopenhagen təfsiri — Nils Bor və Verner Heyzenberq tərəfindən 1927-ci ildə Kopenhagendə birgə fəaliyyət zamanı kvant mexanikası ilə əlaqədar etdikləri təfsirlərin nəticəsidir. Bor və Heyzenberq Kvant mexanikası ilə əlaqədar müxtəlif suallara cavab verməyə çalışmışdılar.Kvant mexanikasının başlıca problemlərindən biri, nəticənin müşahidəçi tərəfindən öyrənilməsindən sonramı, yoxsa cihaz tərəfindən qeydə alınmasından sonramı ölçməyin tamamlanmış qəbul ediləcəyidir. Daha sonra da görüldüyü kimi, kvant mexanikasının Kopenhagen təfsirinə görə, ölçmənin edilməsinin bilinməsi, müşahidəçinin ölçmədən əvvəl var olan məlumatlılıq halında dəyişiklik edir. Yəni, məlumat azalmasına səbəb olur. Müşahidəçinin məlumatlılıq halını, müşahidəçinin ölçmə müddətinin sonunda qavradığı təcrübəyə əsaslanan məlumatı müəyyənləşdirir. Bu məlumat halları, müşahidəçinin məlumatlılıq halına (subyektiv) bağlıdır. Bəhs edilən əlaqədən dolayı, fiziki reallıqda reallaşmış bir hal ilə reallaşacağı irəli sürülən hal arasına "subyektiv müşahidəçi" faktoru yerləşdirilir. Bu subyektivlikdən qurtulmaq mümkün deyil. Dünya iki hissəyə ayrılır: kvant varlıqları (ehtimal dalğaları) və klassik ölçmə vasitələri olan real nəsnələr (obyektlər). Real nəsnələrlə, sadəcə bir ölçmə nəticəsi olanlar real qəbul edilə bilər. Bunun xaricində real olan haqqında heç bir şey deyilə bilməz. Əlimizə təcrübə etmək üçün bir atom aldığımızda və bir müddət sonra təcrübəni etmiş olsaq, atomun hazırlanmasıyla təcrübənin edilməsi arasında keçən müddətdə, atom haqqında, o ya da bu doğrudur demək mümkün deyil. Sadəcə atomu birbaşa müşahidə etdiyimiz/ölçdüyümüz vaxt anında sistemdə "çökmə" baş verdiyindən, ancaq o vəziyyətdən sonra reallıqdan danışa bilərik.
Kopenhagen təfsiri, mikrokainat kvant sistemləri və makrokainat ölçmə alətlərini ayırır. Başlanğıcdakı hadisə və ya cisim (elektronun yarıqdan keçişi, foton və ya atom) klassik qeyd alətləriylə ölçmə reallaşan zəncirləmə reaksiyalarla nəticə sabitlənir, yəni dalğa funksiyası geri dönüşümsüz olarak çökür. Müşahidəylə ya da ölçməylə görülən şey təsadüfi seçimlərin nəticəsidir. Olacaq şeylərin seçimi olmaz. Ehtimallar və ona bağlı müəyyənsizliklər təbiyətin özünü təşkil edir. Kvant genlikləri fərqli nəticələrin ehtimallarını verir və nə olacağı müşahidə edildiyi anda sabitlənir. Gələcək, keçmişdəki bəlli, "müəyyən edilən" qaydalar tərəfindən təyin edilməz.
Ölçmə ifadəsindən yola çıxılaraq, reallaşacağı iddia edilən fiziki halın nəzəri bilgisi Ölçmə(t)(t+T) ilə simvollaşdırıla bilər. Ancaq bu nəzəri bilgi, "müşahidəçinin məlumatlılıq halından" asılıdır. Məlumatlılıq hal subyektiv bir anlayışdır. Reallaşacağı iddia edilən halın müşahidəçinin ölçmə ilə qavradığı təcrübəyə əsaslanan məlumata dayandırılmasının səbəbi ilə müəyyənləşdirmə müddətinin "müşahidəçi məlumat halından" qaynaqlanan subyektiv bir tərəfi vardır. Bu səbəblə, kvant mexanikasının Kopenhagen təfsiri edilərkən, ancaq "Müşahidəçi dəqiq bir subyektiv müşahidə etmişdir" ifadəsi keçərli ola bilər. Kopenhagen təfsirində subyektivliyin dozası biraz artmışdır. Çünki müşahidəçi ölçmə etdikdən sonra, sistemin halını ψM yerinə ψMx kimi müəyyənləşdirər. Bu hal düşürülən ölçmə fəaliyyətidir və "müşahidəçinin məlumatlılıq halındakı dəyişiklik" olarak da adlandırıla bilər.
Bir kvant hadisəsini, "ölçmə aləti", "ölçülən dənəcik" və ikisi arasındaki "təsir" müddətini istifadə etmədən tərif etmək mümkün deyil. Ölçmə müddətində "ölçən" və "ölçülən" şeylərin missiyalarını ayrı-ayrı müəyyənləşdirmək mümkün olmadığından, Kopenhagen təfsirinə görə nəyin ölçən, nəyin ölçülən olduğunu ayırmaq imkansızdır. Bir nəsnə/obyekt (ölçülən) – subyekt (ölçən) qarışıqlığını meydana gətirir. Bu bir mənada, xüsusiyyətləri öyrənilən şey (ölçülən-nəsnə) ilə bu dinamik xüsusiyyətləri öyrənən şeyin (ölçən-subyekt) bir-birinə qarışmasıdır. Bu vəziyyət Berkeleyin idealizminin modern yansıması kimidir.
Aşağıdakı prinsiplər Kopenhagen təfsirinin ifadə etdiklərindəndir:
1) Makroskopik sistemlər, klassik fizika nəzəriyyələri (izafiyyət, dinamika v.s.) ilə, mikroskopik sistemlər kvant mexanikasının prinsipləri istifadə edilərək araşdırılır. Burada Bor, mikroskopik və makroskopik sistemlər olaraq halları dəqiq bir şəkildə ikiyə ayırır. Ancaq yenə Bora görə bir kvant vəziyyətində hökm sürən kvant sayları böyüdükcə, kvant davranışlar klassik fizikaya get-gedə daha çox uyğunluq təmin edir.
2) Bir mikroskopik sistemin fiziki vəziyyətlərini (vəziyyəti, pozisiyası və momentumu kimi) təşkil edən bir dalğa funksiyası Ψ vardır. Bu funksiyaya5) , Hilbert Fəzasındakı bir vektor deyilə bilər. Ancaq bu vektor iki ölçülü, (x,y) olaraq ifadə edilən bir vektor deyil.
3) P=Ψ*(x,y,z)Ψ(x,y,z) ifadəsi, hər hansı bir parçacığın bir (x,y,z) nöqtəsində olma (pozisiya) ehtimalıyla düz mütənasibdir. Hesab bu prinsipə görə edilməlidir: Qeyd etdiyimiz parçacıq nəticədə fəzada hər hansı bir yerdədir. Yəni Ρ bütün fəzanı əhatə edəcək şəkildə hesablandığında nəticə 1 çıxmalıdır. Bu parçacıq mütləq şəkildə fəzadadır. Bu fəaliyyət dalğa funksiyasını normallaşdırmaqdır.
4) Klassik fizikadakı dəyişkənlər kvant fizikasında, 2. Prinsipdə ifadə edilen sonsuz fəzadakı sonsuz ölçülü vektorların üzərində təsirləri olan matrislərə çevrilirlər. Təcrübələr, bu matrislərin öz dəyərlərini ölçərlər. Özdəyərlər müşahidə edilirlər; bunlar təcrübə kəşflərini təşkil edirlər.
5) A, fiziki bir dəyişkəni ifadə edən sonsuz bir matrisi, Ψ(n) bir qatqısız dalğa funksiyasını, a(n) isə A xüsusiyyətinin kvant sistemi Ψ(n) vəziyyətindəki özdəyərini (müşahidə edilən dəyərini) təmsil etsin.
Dalğa funksiyasını süperpoza etsək;
Ψ=c(1)Ψ(1)+c(2)Ψ(2)+... c(n)Ψ(n)
şəklində yeni bir dalğa funksiyası meydana gəlir. c(n) kompleks əlavə sayları. Əgər Ψ normalizə edilmişsə, sistem bu vəziyyətdəykən A'nın dəyəri ölçüləndə a(n) (özdəyəri) dəyərinin tapılması ehtimalı c*c(n)'dır.
6) 5. Prinsipdə dediyimiz ölçmə əgər a(n) özdəyərini verərsə, dalğa funksiyası Ψ(n) halına keçər. Yəni bundan sonrakı bütün ölçmələr a(n) dəyərini verəcəkdir. Yəni müşahidə ya da şüur, dalğa funksiyasını çökdürmüşdür.
Bu hal klassik fizikadakı saat kimi işləyən kainat modelini yıxmışdır.

Kvant bilgisayarları necə işləyir?
Bu suala tam izah vermək biraz çətin olar. Lakin, sadə dildə deməyə çalışacıq. Kvant komputerləri hələki, çip mərhələsindədir(şəkil 1)

İlk öncə, klassik komputerlərin işləmə prinsipini bildirmək lazımdır. Günümüzün ən güclü super komputeri ilə işlətdiyimiz adi laptopların mexanizm cəhətdən heç bir fərqi yoxdur. Məlumatlar yaddaşda saxlanılır. İki cür yaddaş var: daimi və müvəqqəti. Emal edilən məlumatlar RAM dediyimiz müvəqqəti yaddaşda saxlanılır. CPU dediyimiz çiplərdə isə emal, yəni proses gedir. Məlumatlar 1 və 0-lar şəklində yadda saxlanılır. Bunu, əks spində olan iki elektron kimi də başa düşmək olar. Və ya, elektrik var, elektrik yoxdu. Məlumatlar isə istər yazı olsun, istər hesablama, ikili say sistemində aparılır və beləcə 1 və 0lardan ibarət olur. Və 32bitlik nüvə dedikdə 2^32 ədəd bitdən ibarət, maksimum bu uzunluqda işi yerinə yetirə bilən mikroçip nəzərdə tutulur. Beləcə, bugünkü smartfonlarımız Aya çıxan iki atronavtın apardığı hər cür cihazdan daha ağıllı olur.

Keçək, kvant komputerlərinə. Dedik ki, 1 bit ya 1, ya da 0 olur. Kvant mexanikasında superpozisiya prinsipi dediyimiz dalğaların birləşməsi prinsipi var. Kvant bitləri qubitlər(quantum bits) isə 1 və 0-ın superpozisiyasıdır. Yəni, eyni anda ikisi də ola bilər. Emal zamanı hansı olduğunu bilmirik, lakin baxdığımız an üçün deyə bilərik ki, 1 və 0dır. Proses zamanı baxdıqda sistem pozulur, ona görə sistemin necə işlədiyinə dəqiq izah vermək olmur. Amma, ehtimallara əsasən tapmaq olar ki, verilmiş anda qubit 1 və 0 arasında hansı haldadır. Yəni, hansı halda olma ehtimalı böyükdür. Əlavə olaraq, qeyd edək ki, hər bir qubit klassik komputerlərdəki bitlərdən iki dəfə işləkdir. Yəni, 10 qubiti olan kvant komputeri adi komputerlərdən 1024(2^10) dəfə daha işləkdir. Deməli, daha çox işi görə bilər, və daha tez zamanda. 3qubiti açaq: bu 000 001 010 011 100 101 111 hallarından biridir. Bunların olma ehtimallarının cəmi 1 olmalıdır. Və ya, eyni şəraitdə, bunlardan istənilən birinin olması 0.125(1/8) dir. 3 bit isə bunlardan 100% biridir və o birinə keçə bilməz. Amma, kvantda bunlardan hər biri ola bilər. Qısaca, belə fikirləşin ki, bitləri saxlayan qutu var. Aydındır ki, 8 belə qutu lazımdır ki, 3 qubitin mümkün hallarını özündə cəmləşdirsin. Lakin, kvant şəraitində 3 belə qutu 8(2^3) klassik qutunu əvəz edir. Kvant komputerlərində istifadə olunan digər prinsip isə kvant mexanikasının dolanıqlıq effektidir. İki müxtəlif qutudakı qubitlər bir-biri ilə dolanıq vəziyyətdə olurlar. Yəni, burda ba verən dəyişikliklər o biri yerdə də ani olaraq müşahidə edilir. Bu üsulla, işləmə sürəti daha da artır. Kvant komputerləri işləməsi üçün olduqca aşağı temperatur lazımdır.

İşləmə prinsipi barədə bu qədər. Keçək tətbiqinə. Kvant bilgisayarları üçün yazılan xüsusi alqoritmlər kvant alqoritmləri adlanır. Məsələn, Şor alqoritmi, Simon alqoritmi və s. Şor alqoritmi seçilmiş ədədi vuruqlara ayırır. Sadə səslənir, elə deyilmi? Amma, bu tip sadə riyazi hesablamanı normal komputerlər nə insan edə bilmir. Məsələn, 15-i 3*5 kimi hər kəs yaza bilər, və 15-i vuruqlarına ayırın dedikdə tez cavab verərik. Lakin, komputerlərin şüuru olmadığına görə tapa bilmir. Komputer üçün tək yol yoxlamaq qalır. Balaca rəqəmlərdə adi komputer işləyir, lakin rəqəm sayı 10-u, 20-ni, 100-ü keçdikdə komputer bir neçə ilə hesablayır. Kvant komputerləri sürətli işlədiklərinə görə 2^67 rəqəmli ədədi saniyədən də az müddətə həll edir. Proqramlaşdırmada ən çətin tapşırıqlardan biri də verilmiş xəritədə regionların rənglənməsi tapşırığıdır. Bu məsələdə, heç bir iki qonşu sahənin eyni rəngdə olmaması istənilir. orta məktəbdəki, siyasi xəritəni fikirləşin. İki ölkə, vəya Azərbaycan xəritəsində iki qonşu siyasi ərazi eyni rəngdə olmur. Bunun alqoritmi olduqca qəlizdir və böyük sahələrdə işləməsi üçün aylarca vaxt tələb olunur. Amma, kvant bilgisayarında(D-Wave) Kanadanın 13 ştatını 4 rənglə rəngləmək üçün(qonşu ştatlar eyni əngdə olmadan) 13 qubitdən istifadə edir. Normal komputerlər bunu bir neçə günə edir(şəkil 2).

Hal-hazırda bir neçə kvant komputer modelləri var, və fərqli işləmə mexanizmi. Əsas mexanizm yuxarıda dediyimiz kimidir. Əlavə olaraq, bəziləri maye və ya optik mühit istifadə edərək, daha sadə komputerləri istehsal etməyə çalışırlar. D-Wave Kanada şirkətidir və ilk rəsmi kommersial kvant komputeri satıcısı və təkmilləşdiricisidir.

1921-ci ilin payızında Gettingen şəhərində Nils Borun mühazirələri təşkil olunmuşdu. "Bor festivalı" adandırılan tədbirə iki tələbə - Verner Heyzenberq və Volfqanq Pauli də gəlmişdi. Dahi fizikin mühazirələrindən birinə qulaq asandan sonra 19 yaşlı Heyzenberq bəyan etmişdi ki, Borun elmi nəticələrində səhvlər gizlənib. Bundan əlavə, o öz fikrinin həqiqiliyini tam sübuta yetirə də bilmişdi. Bor Heyzenberqin istedadından vəcdə gələrək mühazirədən sonra gənci dərhal gəzintiyə dəvət edib. Tezliklə Pauli də onlara qoşulub və o da öz fikrini söyləyib. Bütün bunlar Boru sevindirib və hər iki tələbəni işləmək üçün Kopenhagenə öz yanına dəvət edib.

XX əsrdə atom mexanikasını yaratmaq səadəti alman fiziki Verner Heyzenberqə nəsib olub. Heyzenberq Danimarkada elə həmin andan elmi mübahisələr şəraitinə, həyatının məqsədi fizika və onun qanunları olan alimlərin arasına düşdü. Yarımillik elmi axtarışlar uzunsürən mübahisələrdə keçdi. Elektrodinamikanın obyekti olan elektron nə üçün atom qanunlarına tabe olmur və Borun qeyri-məntiq postulatlarının böyük qüvvəsinin səbəbi nədir? Və elektronun hərəkəti anlayışı nəyi nəzərdə tutur? Bu suallara cavab tapmaq lazım idi. Tezliklə yay gəldi və xəstələnmiş Heyzenberq iyun ayında Baltik dənizindəki Helholand adasına istirahətə getdi. Lakin istirahət etmək ona müyəssər olmadı. O, burada birdən-birə gözlənilməz həqiqəti başa düşdü: elektronun atomdakı hərəkətini balaca kürəciyin trayektoriya üzrə hərəkəti kimi təsəvvür etmək olmaz. Ona görə ki, elektron kürəcik deyil, nə isə daha mürəkkəb bir şeydir və bu "nə isə"nin hərəkətini adi təsəvvür etmək mümkün deyil. Heyzenberq təsdiq edirdi ki, atomdakı hərəkətin təsvirini vermək üçün istifadə etdiyimiz tənliklərdə ölçülə bilənlərdən başqa heç bir kəmiyyət olmamalıdır. Heyzenberqin köməyinə Maks Born və onun tələbəsi Paskual İordan çatdı. Riyazi matrisaların köməyi ilə Heyzenberq öz fərziyyəsini daha da inkişaf etdirdi. Heyzenberq və onun müəllimi Nils Bor psixoloji sədləri dəf edərək matrisaların xassələri ilə elektronların atomdakı hərəkət xüsusiyyətləri arasında uyğunluq tapdılar və bununla da yeni atom, kvant, matris mexanikasının əsasını qoydular. Beləliklə, atom mexanikası elektronun atomdakı hərəkətini təsvir edir. Kvant mexanikasına görə isə bu təsvirdə əsas rolu h təsir kvantı anlayışı oynayır. Bu təsviri izah etmək üçün zəruri olan riyazi aparat isə matrisalardır. Heyzenberqə görə hərəkət - elektron kürəciyin nüvə ətrafında hər hansı trayektoriya üzrə hərəkəti deyildir. Hərəkət - sistemin halının zamana görə dəyişilməsidir və bu da matrisalar vasitəsilə təsvir olunur. Heyzenberq tərəfindən matrisa mexanikasının yaradılmasını fiziklər böyük sevinc və yüngüllüklə qarşıladılar. "Heyzenberqin mexanikası mənə yenidən sevinc və ümid qaytardı. Bu mexanika tapmacanın cavabını verə bilməsə də, mən inanıram ki, indi yenidən irəli getmək olar",-deyə V.Pauli 1925-ci il oktyabrın 9-da yazırdı. Pauli tezliklə Heyzenberq nəzəriyyəsini hidrogen atomuna tətbiq etməklə onu sübut etdi. Beləliklə də Heyzenberq fizikanın donmuş əsaslarını parçalayaraq hərəkət anlayışına yeni həyat verdi. Cəmi 4 ay sonra Heyzenberqin dostu Ervin Şredinger daha bir mexanika - matrisa mexanikasına oxşamayan, lakin atomun quruluşunu onun qədər yaxşı izah edən dalğa mexanikasını yaratdı.

"Pişik diridir, ya ölü?"
1935-ci ildə nüfuzlu fizik, Nobel mükafatı laureatı və kvant mexanikasının banisi Ervin Şrödinger məşhur paradoksunu hazırlayır.

Alim irəli sürür ki, əgər hər hansı bir pişiyi götürüb, içərisini müşahidə edə bilmədiyimiz və içərisində "cəhənnəm maşını" quraşdırılmış poladdan qutuya yerləşdirsək, bir saat sonra pişik eyni anda həm ölü, həm də diri vəziyyətdə olacaq. Qutu içərisindəki mexanizm belədir: Geyger sayğacı içərisində mikroskopik miqdarda radioaktiv maddə yerləşir, hansı ki bir saata yalnız bir atoma parçalanır - eyni ehtimalla parçalanmaya da bilər. Parçalanma baş versə mexanizm işə düşərək, çəkicin, içərisində sinil turşusu olan qabı sındırmağına səbəb olacaq, dolayısıyla da pişik öləcək. Lakin əgər parçalanma baş verməsə qab sınmayacaq və pişik sağ və salamat qalacaq.

Əgər söhbət pişik və qutudan deyil, subatom hissəciklərin dünyasından getsəydi alimlər pişiyin eyni anda həm sağ, həm də ölü olduğunu iddia edəcəkdilər, lakin makrodünya səviyyəsində belə bir ümumiləşdirmə düzgün olmazdı. Elə isə əsas mövzu materiyanın daha kiçik hissəcikləri olduqda, niyə belə anlayışlara üz tuturuq?

Şrödingerin illüstrasiyası kvant fizikasının əsas paradoksunun izahı üçün ideal nümunə hesab olunur: qanunlara əsasən, elektronlar, fotonlar və hətta atomlar kimi hissəciklər eyni anda iki vəziyyətdə mövcuddurlar ( işgəncə verilən pişiyi xatırlayaq - "diri" və "ölü" vəziyyətlərində). Belə vəziyyətlər superpozisiyalar adlanır.

Arkanzas Universitetindən olan fizik Art Hobson ötən il bu paradoksun həlli üçün şəxsi variantını irəli sürüb. O, bildirir ki, Şrödingerin paradoksunda pişik makroskopik cihaz - nüvənin parçalanması və ya parçalanmamasının müəyyənləşdirilməsi üçün radioaktiv nüvəyə birləşdirilmiş Geygerin sayğacı rolunu oynayır. Belə halda diri pişik "parçalanmamağın" indikatoru, ölü isə "parçalanmağın" göstəricisi olacaq. Amma kvant nəzəriyyəsinə əsasən, pişik eynən nüvə kimi iki "həyat" və "ölüm" superpozisiyalarında da mövcud olmalıdır.

Bunun əvəzinə pişiyin kvant vəziyyəti atomun vəziyyətinə dolaşmalıdır ki, bu da onların bir-biri ilə qeyri-lokal əlaqədə olduğu mənasını verir. Yəni, dolaşıq obyektlərdən birinin vəziyyəti anidən əksə doğru çevrilsə, bir-birindən hansı məsafədə olduqlarından asılı olmayaraq digər cütünün vəziyyəti də eynən belə dəyişiləcək.

Kvant dolaşıqlığı nəzəriyyəsinin ən maraqlı üzü budur ki, hər iki hissəciyin də vəziyyətinin dəyişilməsi ani olaraq baş verir: heç bir işıq və ya elektromaqnit siqnal informasiyanı bir sistemdən digərinə ötürməyə vaxt tapmazdı. Beləliklə, bunun, məkan vasitəsilə iki hissəyə bölünmüş vahid obyekt olduğunu qeyd etmək olar.

Hobsonun göstərdiyi kimi, Şrödingerin pişiyi artıq eyni anda həm diri, həm də ölü deyil - paradoks həll oluna bilər. Ən sadə izah olaraq, əgər parçalanma baş versə pişik öləcək, baş verməsə - yaşamağa davam edəcək.

Bu yaxınlarda elmi saytlarda bəlkə də belə bir başlıqla qarşılaşmısınız: "Majorana fermion found " Belə suallar çıxır ortaya: Fermionlar nədir? Majorana fermionu niyə görə əhəmiyyətlidir?

Fermionlar Fermi-Dirak statistikasına və Pauli paylanma prinsipinə əməl edən zərrəciklərdir. Bunlara, elektron, kvarklar, və digər bəzi zərrəziklər aiddir. Bu zərrəciklərin bəziləri, elektron və kvarklar kimi,elementar zərrəciklərdir. Bəziləri isə mürəkkəb elementlər, məsələn proton, ola bilər. Relyavistik Kvant Sahə Nəzəriyyəsinə (QFT) əsasən tam spinli(1,2, və s.) zərrəciklər bozon, yarım(1/2 , 3/2, və s.) spinli zərrəciklər isə fermionlar adlanır.

1937-ci ildə İtalyan fizikaçı Ettore Majorana özünün apardığı hesablamarına əsasən yeni zərrəcik irəli sürdü. Bu hipofezə əsasən, elə bir zərrəcik var ki, bu zərrəciyin anti-zərrəciyi də özü olsun. Bu hal, yüksüz -1/2 spinə malik zərrəcik üzərində mümkün idi. Majorananın məşhur tənliyinə əsasən bu zərrəcik anti-zərrcəiyi ilə çarpışanda islah olmur. Bu yeni ideya o vaxtın texnoloji avadanlıqları ilə müşahidə oluna bilinmiridi.

Oktyabrın 2si Science jurnalında "Observation of Majorana Fermions in Ferromagnetic Atomic Chains on a Superconductor" adlı məqalə dərc edildi. Bu mənbəyə əsasən, geniş Pb səthi üzərində zəncirvari düzülən Fe atomlarının hər iki sonunda eyni zərrəciyə rast gəlinib.Elə, 1930cu illərdə aparılan hesablamara görə bu zərrəciyin paylanma ehtimalı uzun zəncirvari atom düzülüşünün ucları idi.

Bu kəşf, 80 illik araşdırmanı bitirdi. Hətta, biraz tez tapılsaydı, 2 gün sonra elan ediləcək Nobel mükafatına layiq görülə bilərdi. Bəlkə də, müraciət ediblər. Bundan əlavə, bu zərrəciyin kvant aləmində çoxlu tətbiqləri olacağı ehtimal edilir

İlk öncə, kvant komputerləri bu zərrəcikdən istifadə edəcək. İndiyə kimi, araşdırmalarda elektronlar istifadə edilib. Elektron eynia anda 1 və 0 ola biləcəyi üçün (superpozisiya prinsipi) əlverişli zərrəcik idi. Lakin, bəzi problemlər yaranırdı. Mənfi yüklü olduğu üçün ətraf mühitlə dərhal əlaqəyə girirdi. Bəzən, anti-zərrəciklə (pozitron) toqquşub, isla olunurdu.Buna görə də, elektron əsaslı çiplər nanokelvin skalasında soyuq, ətrafdan izolə olunmuş mühitdə çalışırdı. Yeni tapılan Majorana fermionu isə bu problemlərə həll ola bilər. Əvvəla, neytral yüklü olduğu üçün ətrafdakı elektromaqnetik sahə ona təsir etməyəcək. Üstəlik, anti-zərrəciyi(yəni, özü) ilə çarpışdıqda daha stabil reaksiya baş verir.

İndi, mühəndislər bu yeni tapılmış zərrəciyin kvant komputerlərində, kvant informasiya daşınma üsullarında istifadə etməyin yollarını araşdırır.
Kredit: Princeton University

Cənubi Afrikada işləyən bir qrup araşdırmaçı alimlər ilk dəfə olaraq Simon alqoritmini kvant komputerində müvəffəqiyyətlə yoxladıqlarını bildiriblər. Physical Review Letters jurnalında çap olunan məqalələrində bu alqoritmi necə çalışdırdıqlarını, nəticənin gələcək kvant komputerlərinin təkmilləşdirilməsində necə əhəmiyyət kəsb etdiyini açıqlarıblar.

Bildiyimiz kimi, kvant komputerləri klassik komputerlərdən fərqli olaraq qubit(quantum bits) çiplər üzərində işləyir. Belə çiplər komputerlərə kvant mexanikasının əsas qanunlarından olan superpozisiya və dolanıqlıq prinsipindən istifadə etməyə imkan yaradır. Nəticədə, bitlərdən fərqli olaraq, 0 vəya 1 əvəzinə bir qubit eyni anda 0 və 1-in superpozisiyasında ola bilər. Bu cür texnologiya günümüz ən müasir superkomputerlərindən dəfələrlə sürətli işləyə bilər.

Simon alqoritmi isə kvant komputerlərinin effektivliyini göstərmək üçün 1994cü ildə Daniel Simon tərəfindən irəli sürülmüş bir yoldur. Qara qutudan nə çıxacağını təxmin etmək məqsədi güdən bu problem ehtimallara dayanan riyazi hesablamadır. Fərz edək ki, verilən qara qutuda n sayda əşya var. Bu əşyalar şaxələnmə ilə ayrılmış məlumat növüdür. Yəni, n sayda əşya ikiyə ayrılan budaqları təmsil edir - Şəkil 1.Lazım olan əşyanı seçmək üçün klassik üsullarla ən az S(2^(n/2)) sayda seçim etmək lazım gələcək. Ya hər sütun üzrə, ya da hər sətr üzrə axtarmaq lazımdır. Klassik komputerlərdən fərqli olaraq, Simon alqoritmi kvant komputerləri ilə bu saymanı O(n) sayda edə bilər. S(n) və O(n) sadəcə n-dən asılı funksiyadır, və qəbul edin ki, O(n)<S(2^n/2). Beləcə, məlumatlar daha sürətlə axtarıla, emal edilə bilər.

Artıq, bu realdır. Qeyd etdiyimiz alimlər Oktyabr ayında işlərinin ilkin halınıarxiv.org saytında dərc etdirmişdilər. Keçən həftə isə Physical Review Letters jurnalında çıxan, və bir neçə alim tərəfindən rəy bildirilən məqalə elm dünyasında böyük rəğbətlə qarşılanıb. Quraşdırdıqları optik sxemlə Simon alqoritmini istifadə edə biliblər - Şəkil 2. Alqoritmi ən sadə məlumatlar bazası ilə yoxlayan qrup, iki proseslə cavabı tapıb. Halbuki, standard komputerlərdə bu 3 proses çəkərdi. Düzdü, fərq çox az görünür. Lakin, böyük məlumatlar üzərində tətbiq edəndə nəzərə çarpacaq qədər böyük fərq alınır.

Simon alqoritmi istifadə etmək üçün əlverişli alqoritm deyil. Bu alqoritm sadəcə kvant komputerlərinin sürətini ölçməyə imkan verir. Beləcə, bir daha əmin ola bilərik ki, kvant kompterləri günümüzün klassik komputerlərindən dəfələrlə sürətli işləyir.

Kvant komputerlərinin inkişaf sürətlə irəliləyir desək yanılmarıq. Növbədə Şor alqoritmi var. Bu alqoritm verilən ədədi iki sadə vuruqlara ayırır. Sadə görünsə də, çox böyük rəqəmlərin vuruqlarını taparkən klassik komputerlərə milyon il vaxt tələb olunur. bu alqoritm işlədilsə, bir neçə saniyəyə məsələ həll edilmiş olar. Artıq, bu alqoritm də tətbiq edildikdən sonra geriyə sadəcə kvant çiplərinin istehsalı qalır. Daha sonra, real çiplər üzərində təcrübələr keçirmək lazımdır.

Əlavə məlumat üçün:
Experimental Realization of a One-Way Quantum Computer Algorithm Solving Simon's Problem, Phys. Rev. Lett. 113, 200501 – Published 11 November 2014 dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.200501 . On Arxiv:arxiv.org/abs/1410.3859

BBC Future Proqramı çərçivəsində 21 Oktyabr tarixində “Dünyanı Dəyişdirən Fikirlər” adlı konfrans keçirilmişdir. Konfransda elm, texnologiyalar və sağlamlıq haqqında yeniliklər müzakirə edilmişdir. Əsas müzakirə olunan məsələlərdən biri də kosmosda insan koloniyalarının qurulması ilə bağlı olmuşdur.

Planetimizdə əhali sayının sürətlə artması nəticəsində yaranan ərazi və resurs problemləri insanları yeni dünya axtarmağa məcbur edir. SpaceX adlı kosmik turizm şirkətinin sahibi Elon Mask bildirir ki, “Hər hansı bir fəlakət nəticəsində insan varlığını qorumaq üçün başqa planetlərdə yaşamağa imkan verən araşdırmalar vacibdir”. Kosmik koloniya haqqında ilk fikiri 1920-ci ildə Avstriyalı roket dizayneri Herman Potoçnik irəli sürmüşdür. Potoçnikin xəyal etdiyi layihə UFO-ya bənzər dairəvi kosmik aparat yaratmaq idi. Bu aparat süni yer cazibəsi yaratmaq üçün fırlanacaq və enerjini isə günəş palelləri vasitəsi ilə əldə edəcəkdi.

Digər alimlər isə kosmosda koloniya qurmaq əvəzinə başqa bir planetdə ya da Ayda insanın yaşaması üçün lazımi vasitələri özündə birləşdirən süni biosfer yaratmağı daha ağlabatan hesab edirlər. Bu sahədə ilk layihə “Mars 2025”-dir, hansı ki həmin ilə qədər Marsda yeni mədəniyyətin yaradılmasını nəzərdə tutur.

Bəs kosmosda yaşayış necə təşkil olunacaq?

Beynəlxalq Kosmos Stansiyası təcrübəsi kosmik koloniyalarda qarşılaşılacaq problemlər haqqında ilkin fikir yaratmağa kömək edir. Beləki, stansiyada 6 nəfər ekipaja su daşımaq üçün ildə 2 milyard dollar maliyyə vəsaiti xərclənir. Qida və oksigen tədarükünü nəzərə aldıqda xərclər daha da artır. Bu səbəbdən də öz-özünü təmin edən kosmik koloniyanın yaradılması zəruridir.

Digər önəmli problem insan orqanizminin qarşılaşa biləcəyi problemlərdir. Yer cazibəsinin az olması nəticəsində sümük və əzələlərdə zəiflik və başda təzyiq yüklənməsi yaranacaqdır. Bu nəticədə ömürlük və ya müvəqqəti göz xəstəliklərinə səbəb olur. Kosmik radiyasiya katarakt və xərçəng xəstəliyi riskini artırır. Moskva şəhərində Mars 500 layihəsi çərçivəsində 6 nəfər 520 gün ərzində 80 metrlik bir ərazidə yaşamaq məcburiyyətinə qalmış və nəticədə bir çoxunda yuxu, qavrama, depressiya kimi problemlər ortaya çıxmışdır. Kosmik koloniyalarda bu cür problemlər aradan qaldırılmalıdır.

Kosmosda doğulan və yaşayan insanlar bizdən fərqlimi olacaq ?

Tətqiqatlara görə bu cür izolə edilmiş koloniyalarda yaşayan insanların özlərinə xas mədəniyyətləri olacaq. Bəlkə öz dillərini yaradacaqlar, hətta bəzi fiziki xüsusiyyətlərə sahib olacaqlar.

Portland Universitetinin professor Kameron Smitə görə 2000 insandan ibarət olan bir kosmik koloniyanın sakinləri 300 ildən sonar bizdən fərqli bir görünüşə, fərqli davranış formalarına, saç quruluşuna, fərqli dəriyə, aşağı yer çəkiminə uyğun manevr etmək bacarığına malik hündür bədən quruluşuna və.s malik olacaqlar. Smitə görə, hətta bu koloniyalarda genetik mühəndislik yolu ilə yeni orqanlar belə yaradıla bilər. Məsəl üçün, kosmik şüalardan qorunmaq üçün orqanlar və yaxud karbondioksidi oksigenə çevirə biləcək qəlsəmələr yaradılacaq. Bu yolla artıq insan süni biosferdən çıxaraq yeni evlərinə tam olaraq yerləşmiş olacaq.