دانشمندان دانشگاه رایس و موسسه ماکس پلانک برای اپتیک کوانتومی، چارچوب نظری جدیدی برای ظاهری به نام پاراپارتیکل ارائه داده‌اند. این موجودات بر اساس قوانین پاراآمار تعریف می‌شوند و در دسته‌بندی سنتی فرمیون‌ها و بوزون‌ها جای ندارند.
به گزارش منابع تخصصی کوانتوم، این پژوهش نشان می‌دهد که پاراپارتیکل‌ها به‌عنوان تحریکات شبه‌ذره‌ای در مدل‌های خاص کوانتومی ظاهر خواهند شد و ویژگی‌های ترمودینامیکی منحصربه‌فردی دارند. به همین دلیل، آن‌ها اصول جدیدی از استثنا‌های آماری ارائه می‌دهند که درک ما از فیزیک ذرات را گسترش می‌بخشد.
کاربرد در تصحیح خطای کوانتومی
یک کاربرد مهم این کشف، استفاده از پاراپارتیکل‌ها برای بهبود راه‌حل‌های تصحیح خطای کوانتومی است. این راه‌حل‌ها مقابله با شکننده بودن حالت‌های کوانتومی در محیط‌های پر نویز را ممکن می‌سازند و قابلیت اعتماد محاسبات کوانتومی را افزایش می‌دهند.
اگرچه این پژوهش پایه نظری قوی برای وجود پاراپارتیکل‌ها فراهم آورده است، اما تا به حال پذیرش تجربی آن‌ها چالشی بزرگ مانده است. پژوهش‌های آتی متمرکز بر روی سیستم‌های ماده چگال، مواد توپولوژیکی و تنظیمات اتمی ریدبرگ خواهند بود تا این ذرات را در مشاهده نمایند.
تمایز با آنیون‌ها و ابعاد بالاتر
بر پایه این مطالعه که در مجله نچر منتشر شده، پاراپارتیکل‌ها قوانین آماری جدیدی را شناسایی کرده‌اند که از فرمیون‌ها و بوزون‌ها متمایز می‌شوند. برعکس آنیون‌ها که صرفا در سیستم‌های دو بعدی وجود دارند، پاراپارتیکل‌ها می‌توانند در ابعاد بالاتر نیز ظاهر شوند.
محققان در سیستم‌های اسپین کوانتومی یک بعدی و دو بعدی نشان داده‌اند که پاراپارتیکل‌ها می‌توانند به‌عنوان شبه‌ذرات تازه در ماده چگال شوند. این موضوع می‌تواند به فاز‌های جدید و کاربرد‌های گسترده در فناوری‌های کوانتومی منجر شود.
رایانه‌های کوانتومی به عنوان بستر مشاهده
از طرف دیگر، این پژوهش نشان داده که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند به‌عنوان بستر برای شکل‌گیری یا مشاهده پاراپارتیکل‌ها عمل کنند. این ارتباط دو طرفه بین پاراپارتیکل‌ها و ابزار‌های یافتن آن‌ها رویکردی تازه در فیزیک کوانتومی ایجاد می‌کند.
این پژوهش که توسط دانشمندان دانشگاه رایس و موسسه ماکس پلانک انجام شده است، گامی در بازنگری مفاهیم پایه محسوب می‌شود و می‌تواند در آینده به پیشبرد علم مواد، مکانیک کوانتومی و محاسبات کوانتومی کمک کند.
