Een antwoord op een kwantumfysische vraag van het algoritme Melvin heeft een verborgen verband blootgelegd tussen kwantumexperimenten en het wiskundige veld van de grafentheorie. Onderzoekers van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen en de Universiteit van Wenen hebben het diepe verband gevonden tussen experimentele kwantumfysica en deze wiskundige theorie in de studie van Melvin's ongebruikelijke oplossingen, die buiten de menselijke intuïtie ligt. Ze rapporteren nu in het journaal Fysieke beoordelingsbrieven .

Verschijnselen van de kwantumfysica zijn perfect berekenbaar, maar ontwijken vaak de menselijke logica. In de toekomst, juist computeralgoritmen zouden een beslissende bijdrage kunnen leveren aan de oplossing van kwantumfysische vraagstukken, waar de menselijke logica niet verder komt, zoals nu werd aangetoond door Melvin. Het algoritme dat is ontwikkeld door onderzoekers van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen (ÖAW) en de Universiteit van Wenen wordt eigenlijk gemaakt voor het berekenen van technische oplossingen voor kwantumfysische experimenten. Voor een algemene vraag die vorig jaar werd gesteld, Melvin bood een oplossing die verrassend praktisch bleek te zijn, maar in eerste instantie volledig los stond van de menselijke intuïtie.

Opmerkelijke nummerreeks

"De oplossing zou praktisch kunnen worden geïmplementeerd in de vorm van een experiment in het laboratorium, " bevestigt kwantumfysicus Mario Krenn van de onderzoeksgroep van Anton Zeilinger, professor aan de Universiteit van Wenen en groepsleider aan het Institute of Quantum Optics and Quantum Information van de Oostenrijkse Academie van Wetenschappen. "Maar eerst begrepen we niet hoe het eigenlijk werkt, ’ vervolgt de onderzoeker.

Bij de analyse van deze oplossing berekend door Melvin, de onderzoekers tastten aanvankelijk in het duister. Tot ze een opmerkelijke reeks getallen bedachten die alleen bekend zijn in de zogenaamde grafentheorie - een geavanceerd gebied van de wiskunde dat is gebruikt om netwerken zoals internet of neurale netwerken te beschrijven.

Nieuwe experimentele methoden

De ongebruikelijke benadering, die voor kwantumfysici verborgen zouden zijn gebleven, zette de wetenschappers ertoe aan om dit verband verder te onderzoeken. Zoals ze nu in het journaal melden Fysieke beoordelingsbrieven , er zijn grote overeenkomsten tussen experimentele kwantumfysica en wiskundige grafentheorie:Als methoden en kennis uit de grafentheorie worden gebruikt om een ​​kwantumexperiment te berekenen en te plannen, het is mogelijk om zeer nauwkeurige en nieuwe uitspraken te doen over de resultaten. "Eigenschappen van kwantumexperimenten kunnen worden berekend met behulp van grafentheorie, en vragen in de grafentheorie kunnen worden beantwoord in kwantumexperimenten, " legt Krenn uit. Op deze manier het is ook mogelijk om kwantumtechnologie te vatten als een grafiek of een netwerk om nieuwe experimentele mogelijkheden te verkennen.

Ook voor kwantumfysicus Anton Zeilinger deze brug, ontdekt dankzij Melvin, is veelbelovend:"Het was zeer verrassend om te zien dat er een nieuwe diepe verbinding is tussen kwantumfysica en wiskunde." Welk concreet potentieel heeft deze bevinding, is momenteel nog niet in te schatten. "Het is te verwachten, " zegt Zeilinger, "dat deze kennis in de toekomst van belang zal zijn voor de ontwikkeling van beide gebieden."