بنية فيزيائية جديدة تمكن أجهزة الكمبيوتر المحمولة من معالجة مسائل الكم التي كانت حكرآ على الحواسيب العملاقة و الذكاء الإصطناعي

حول الفيزيائيون تقنية قديمة لتبسيط معادلات الكم إلى "جدول تحويلات" سهل الإستخدام و قابل لإعادة الإستخدام ، يعمل على أجهزة الكمبيوتر المحمولة و يظهر النتائج في غضون ساعات فقط .
حيث طور الفيزيائيون طريقة حديثة لنمذجة أنظمة الكم على أجهزة الكمبيوتر العادية مما يسهل إجراء عمليات محاكاة معقدة دون الحاجة إلى الحواسيب العملاقة أو أدوات الذكاء الإصطناعي . 

و تنجز الطريقة الجديدة " تقريب ويغنر المقتطع " (TWA)، و هو تقنية عمرها عقود لتقريب السلوك الكمومي لتصبح اختصارآ سهل الإستخدام لحل العمليات الحسابية المعقدة و وفقآ للفريق الباحث يتيح هذا إمكانية التنبؤ بدقة أكبر بكيفية سلوك الأنظمة الكمومية في العالم الحقيقي بإستخدام أجهزة قياسية  مما يتيح إستخدام موارد الحوسبة عالية الأداء لمهام كمومية أكثر تعقيدآ وقد نشر الباحثون دراستهم في 8 سبتمبر في مجلة " بي آر إكس كوانتينيوم " .
وقال جامير مارينو الأستاذ المساعد في الفيزياء بجامعة ولاية نيويورك في بوفالو و المؤلف المشارك في الدراسة في بيانٍ له الآتي ::
" يقدم نهجنا تكلفة حسابية أقل بكثير وةصياغة أبسط بكثير للمعادلات الديناميكية ، ونعتقد أن هذه الطريقة يمكن أن تصبح في المستقبل القريب الأداة الرئيسية لإستكشاف هذا النوع من الديناميكيات الكمومية على أجهزة الكمبيوتر الاستهلاكية " .

كما يعتبر هذا تطوير حديث لنظرية شبه كلاسيكية طورت طريقة TWA لأول مرة في سبعينيات القرن الماضي و هي طريقة محاكاة " شبه كلاسيكية " تستخدم للتنبؤ بالسلوك الكمومي ، حيث تخضع الأنظمة الكمومية لقواعد ميكانيكا الكم وعادة ما تتضمن جسيمات على مقاييس متناهية الصغر ، عند هذا المستوى تنتج ظواهر مثل التماسك و التشابك تأثيرات لا يمكن تفسيرها بالكامل بالفيزياء الكلاسيكية وحدها ، و نظرآ لأن هذه التأثيرات تولِد عددآ هائلآ من النتائج المحتملة فإن محاكاتها غالبآ ما تتطلب قدرة حاسوبية هائلة مثل مجموعات الحواسيب العملاقة أو شبكات الذكاء الإصطناعي وولتسهيل دراسة الديناميكيات الكمومية على الأجهزة التقليدية يستخدم الفيزيائيون عادة إطارآ نظريآ يسمى الفيزياء شبه الكلاسيكية .

كما تتضمن الفيزياء شبه الكلاسيكية معالجة أجزاء من معادلة الكم من منظور ميكانيكا الكم و أجزاء أخرى من منظور الفيزياء الكلاسيكية مما يسمح للباحثين بتقريب سلوك النظام الكمومي مع مرور الوقت .
حيث تعمل طريقة المتوسط ​​المرجح زمنيآ (TWA) عن طريق تحويل المسألة الكمومية إلى حسابات كلاسيكية مبسطة متعددة يبدأ كل منها بكمية ضئيلة من "التشويش" الإحصائي لمراعاة عدم اليقين المتأصل في ميكانيكا الكم و من خلال إجراء هذه الحسابات المبسطة و حساب متوسط ​​النتائج يحصل الباحثون على صورة كافية لكيفية تطور المسألة الكمومية و مع ذلك، طورت طريقة المتوسط ​​المرجح زمنيآ في البداية لأنظمة كمومية "مثالية" معزولة تمامآ عن القوى الخارجية و هذا يجعل العمليات الحسابية أسهل بكثير لأنها تفترض أن النظام يتطور دون تدخل .
و في الواقع غالبآ ما تكون الأنظمة الكمومية مفتوحة و عرضة للتداخل الخارجي تفقد الجسيمات الطاقة أو تمتصها أو تفقد تماسكها تدريجيآ أثناء تفاعلها مع محيطها هذه التأثيرات المعروفة مجتمعة بإسم الديناميكيات التبددية و تقع خارج نطاق المتوسط ​​الموجي الزمني التقليدي مما يجعل التنبؤ بسلوك الأنظمة الكمومية أكثر صعوبة .

كما قال مارينو :: " لقد حاولت العديد من المجموعات القيام بذلك قبلنا و من المعروف أن بعض الأنظمة الكمومية المعقدة يمكن حلها بكفاءة بإستخدام منهج شبه كلاسيكي و مع ذلك يكمن التحدي الحقيقي في جعل هذا المنهج متاحآ وسهل التطبيق " كما أن التقنية المحدثة تجعل طريقة المتوسط ​​المتحرك الزمني (TWA) قابلة لإعادة الاستخدام .
فبدلاً من إعادة بناء المعادلات الرياضية الأساسية من الصفر لكل مسألة جديدة يستطيع الفيزيائيون إدخال معايير نظامهم في الإطار المحدث و تطبيقه مباشرة و أوضح الفريق أن هذا يسهل عملية التعلم و يسرع العمليات الحسابية بشكل ملحوظ . و أيضآ أضافت أوكسانا تشيلبانوفا الباحثة في مرحلة الدكتوراه بجامعة بافالو والمشاركة في إعداد هذه الدراسة في بيان رسمي ::
" يستطيع الفيزيائيون تعلم هذه الطريقة في يوم واحد تقريبآ و بحلول اليوم الثالث، يكونون قادرين على حل بعض أكثر المسائل تعقيدآ التي نعرضها في الدراسة " .