تحديات الذكاء الصناعي في جعل الربوت له مشاعر مثل البشر

 

 يمكن أن يكون للجسيمات الصغيرة زخم زاوي يشير إلى اتجاه معين -اللف المغزلي. يمكن معالجة هذا الدوران بواسطة مجال مغناطيسي. هذا المبدأ، على سبيل المثال، هو الفكرة الأساسية وراء التصوير بالرنين المغناطيسي كما هو مستخدم في المستشفيات. اكتشف فريق بحث دولي الآن تأثيرًا مفاجئًا في نظام مناسب تمامًا بشكل خاص لمعالجة المعلومات الكمية: تدور ذرات الفوسفور في قطعة من السيليكون، مقترنة بمرنان الميكروويف. إذا تم تحفيز هذه الدورات بذكاء مع نبضات الميكروويف، فيمكن اكتشاف ما يسمى بإشارة صدى الدوران بعد وقت معين -يتم إعادة إرسال إشارة النبض المحقون كصدى كمي. والمثير للدهشة أن صدى الدوران هذا لا يحدث مرة واحدة فقط، ولكن يمكن اكتشاف سلسلة كاملة من الصدى. هذا يفتح إمكانيات جديدة لكيفية معالجة المعلومات باستخدام أنظمة الكم.

 

تم إجراء التجارب في معهد Walther-Meissner في Garching من قبل باحثين من الأكاديمية البافارية للعلوم والإنسانيات والجامعة التقنية في ميونيخ، وقد تم تطوير التفسير النظري في TU Wien (فيينا). الآن تم نشر العمل المشترك في مجلة Physical Review Letters.

 

صدى اللفات الكمومية

يقول البروفيسور ستيفان روتر من TU Wien (فيينا): "إن أصداء Spin (اللفات) معروفة منذ فترة طويلة ، وهذا ليس بالأمر غير المعتاد". أولاً ، يتم استخدام مجال مغناطيسي للتأكد من أن دوران العديد من الذرات يشير إلى نفس الاتجاه المغناطيسي. ثم يتم تشعيع الذرات بنبضة كهرومغناطيسية ، وفجأة تبدأ دورانها في تغيير اتجاهها.

 

ومع ذلك ، فإن الذرات مدمجة في بيئات مختلفة قليلاً. لذلك من الممكن أن تعمل قوى مختلفة قليلاً على دورانها. يوضح الدكتور هانز هوبل من الأكاديمية البافارية للعلوم والإنسانيات: "نتيجة لذلك ، لا يتغير الدوران بنفس السرعة لجميع الذرات". "بعض الجسيمات تغير اتجاه دورانها بشكل أسرع من غيرها ، وسرعان ما يكون لديك خليط جامح من اللفات ذات اتجاهات مختلفة تمامًا."

 

لكن من الممكن إرجاع هذه الفوضى الواضحة - بمساعدة نبضة كهرومغناطيسية أخرى. يمكن للنبضة المناسبة عكس دوران الدوران السابق بحيث تتجمع جميع الدورات مرة أخرى. يقول ستيفان روتر: "يمكنك أن تتخيل أن الأمر يشبه إلى حد ما إجراء ماراثون". "عند إشارة البداية ، لا يزال جميع المتسابقين معًا. نظرًا لأن بعض العدائين أسرع من غيرهم ، فإن مجال العدائين يتباعد أكثر وأكثر بمرور الوقت. ومع ذلك ، إذا تم إعطاء جميع المتسابقين الآن إشارة للعودة إلى البداية ، سيعود جميع المتسابقين إلى البداية في نفس الوقت تقريبًا ، على الرغم من أن المتسابقين الأسرع عليهم قطع مسافة أطول للخلف من العدائين الأبطأ. "

 

في حالة الدوران ، هذا يعني أنه في نقطة زمنية معينة ، يكون لجميع الجسيمات نفس اتجاه الدوران تمامًا مرة أخرى - وهذا ما يسمى "صدى الدوران". يقول Hans Hübl: "بناءً على خبرتنا في هذا المجال ، توقعنا بالفعل أن نكون قادرين على قياس صدى الدوران في تجاربنا". "الشيء اللافت للنظر هو أننا لم نكن قادرين فقط على قياس صدى واحد ، ولكن سلسلة من عدة أصداء."

 

الدوران (المغازل) الذي يؤثر على نفسه

 

في البداية ، لم يكن من الواضح كيف يحدث هذا التأثير الجديد. لكن التحليل النظري التفصيلي الآن جعل من الممكن فهم الظاهرة: إنه بسبب الاقتران القوي بين مكوني التجربة - االمغازل والفوتونات في مرنان الميكروويف ، وهي دائرة كهربائية لا يمكن أن توجد فيها الموجات الدقيقة إلا عند أطوال موجية معينة. "هذا الاقتران هو جوهر تجربتنا: يمكنك تخزين المعلومات في المغازل ، وبمساعدة فوتونات الميكروويف في الرنان يمكنك تعديلها أو قراءتها ،" كما يقول هانز هوب.

 

إن الاقتران القوي بين المغازل الذرية ورنان الميكروويف مسؤول أيضًا عن الأصداء المتعددة: إذا كانت تدور جميع الذرات في نفس الاتجاه في الصدى الأول ، فإن هذا ينتج إشارة كهرومغناطيسية. يوضح Stefan Rotter: "بفضل اقتران مرنان الميكروويف ، تعمل هذه الإشارة مرة أخرى على الدوران ، وهذا يؤدي إلى صدى آخر - وبشكل مستمر". "الدورات نفسها تسبب النبض الكهرومغناطيسي ، وهو المسؤول عن الصدى التالي".

 

لفيزياء صدى الدوران أهمية كبيرة للتطبيقات التقنية - إنه مبدأ أساسي مهم وراء التصوير بالرنين المغناطيسي. سيتم الآن فحص الاحتمالات الجديدة التي يوفرها الصدى المتعدد ، مثل معالجة المعلومات الكمية ، بمزيد من التفصيل. "بالتأكيد ، متعدد

 

. "من المؤكد أن الصدى المتعدد في مجموعات الدوران المقترنة بقوة بفوتونات الرنان هي أداة جديدة مثيرة. لن تجد فقط تطبيقات مفيدة في تكنولوجيا المعلومات الكمومية ، ولكن أيضًا في طرق التحليل الطيفي القائمة على الدوران" ، كما يقول رودولف جروس ، أحد المشاركين -مؤلف ومدير