Учени изобретиха безкрайно трудно кубче на Рубик
Във филмите и малкия екран има постоянно срещан троп, при който, с цел да покажат, че даден воин е извънредно интелигентен, сценаристите го карат да взема решение кубчето на Рубик. Очевидно концепцията е, че въпросното платоново тяло е толкоз комплицирано, толкоз объркващо, че единствено хора с талантлив разсъдък биха могли да се оправят с него.
Е, наподобява, че за някои хора – и под „ някои хора “ имаме поради „ група физици и математици от Университета на Колорадо в Боулдър, които желаят да завоюват бас “ – тази класическа версия на пъзела е прекомерно елементарна, с цел да се занимават с нея. Много по-интересно е квантово кубче на Рубик.
„ За да създадем квантов пъзел, ще сменяем частите с квантови частици “, изясняват създателите на неотдавнашна, само че към момента нерецензирана публикация, изследваща опциите за развлечение в атомен мащаб.
„ Един съответен тип идентични частици ще размени всички сини части, различен тип ще размени други и по този начин нататък за всички цветове “, пишат те. „ Всички частици от един и същи „ цвят “ ще бъдат неразличими една от друга, само че всички частици от разнообразни цветове ще бъдат различими. А когато те се мърдат (тоест кубчето се подрежда), би трябвало вярно да отчетем статистиката на обмена на идентичните частици. “
И по този начин, в този момент към този момент имаме самия куб – въпреки че по-правилно би трябвало да се назовава кубоид, защото е висок и необятен две частици, само че бездънен единствено една парченце. Как човек взаимодейства с него?
В по-голямата си част – тъкмо както бихте очаквали. Екипът е понижил броя на очевидните вероятни придвижвания единствено до две: завъртане по оста z и завъртане по оста x – всяко друго придвижване може да бъде построено от разнообразни комбинации от тях. На този стадий имаме единствено едно по-лесно класическо кубче на Рубик: „ Всяка разновидност на този пъзел може да бъде решена с най-вече 3 хода “, отбелязва екипът.
Но ето къде нещата стават забавни. Има още един ход, който може да бъде осъществен на тази версия – и той е вероятен единствено с помощта на квантовия темперамент на кубчето. Той е, написа екипът, „ квадратен корен от пермутация “, което на процедура значи следното: при квантовото кубче на Рубик страните могат да бъдат по едно и също време преместени и непреместени…
И по този начин, какво значи това за играта? Ами, представете си го по този начин: в естественото кубче – това, с 6 стени от по 9 квадратчета – има 43 квинтилиона вероятни метода за нареждане на пъзела. Въпреки това доста хора могат да ги решат за броени секунди – международният връх (поне от човек) в действителност е единствено 3,13 секунди.
При квантовата версия обаче това време е – ами, по-дълго. „ Ако ви дам един размесен пъзел, решаването му може да ви отнеме случайно доста ходове “, споделя пред New Scientist Ноа Лорди, докторант по физика и един от създателите на публикацията. „ Мога да ви дам пъзел, чието решение лишава 20 милиона хода. “
Тоест, при квантовото кубче на Рубик има безконечен брой вероятни положения – свойство, което, както се отбелязва в публикацията, го прави „ друг от елементарните пъзели с пермутации от магазините за играчки “. Но дали това не значи, че пъзелът е изцяло неразгадаем?
Не напълно. Има два метода да се излезе от тази усложненост, като и двата са прелестно озадачаващи: първо, в действителност може просто да се мери в какво положение се намира частицата – да се ревизира дали се е преместила или не. Подобно на прословутата котка на Шрьодингер, това би разрушило суперпозицията, принуждавайки частицата да се държи като обикновено лице на куб.
Или пък бихте могли да подправите играта. Ако извършите кубчето си от избрани специфични частици – да вземем за пример идентични фермиони – тогава всяко ваше придвижване ще резервира пъзела в най-ниското му енергийно положение. „ Такова ограничаване би довело до дискретно (но голямо) пространство от положения “, написа екипът.
„ Тъй като пространството на положенията и наборът от дейности са крайни, тези версии на пъзелите биха могли да бъдат съпоставени с класическите пермутационни пъзели “, прибавят те. „ Макар и с доста странна геометрия. “
