Ο κόσμος είναι γεμάτος από περιστρεφόμενα αντικείμενα: Γυροσκόπια, μαγνητικές ροπές spin και πιο πρόσφατα, qubits σε κβαντικούς υπολογιστές. Για παράδειγμα, οι ατομικοί πυρήνες στο σώμα μας, εκτελούν μια γρήγορη, κυκλική κίνηση σε συχνότητες Megahertz όταν βρίσκονται μέσα σε μηχανήματα Πυρηνικού Μαγνητικού Συντονισμού (NMR). Στην πράξη, είναι συχνά επιθυμητό να επαναφέρουμε αυτό το περιστρεφόμενο σύστημα ακριβώς στην αρχική του θέση. Εκ πρώτης όψεως, αυτό φαντάζει αδύνατο: πώς μπορεί κανείς να αναιρέσει και να ακολουθήσει αντίστροφα μια τόσο περίπλοκη αλληλουχία στρεβλώσεων και ταλαντώσεων για να επιστρέψει στο σημείο εκκίνησης;
Η συνταγή για την επιστροφή όλων των περιστρεφόμενων σωμάτων
Η απάντηση, όσο εντυπωσιακό κι αν ακούγεται, είναι πως, πάντα γίνεται. Όσο περίπλοκη και αν είναι η ιστορία των περιστροφών, υπάρχει μια απλή συνταγή: αναπροσαρμόζουμε την κινητήρια δύναμη και την εφαρμόζουμε δύο φορές. Μία μόνη εφαρμογή δεν είναι ποτέ αρκετή, αλλά η εφαρμογή αυτής της διπλασιασμένης, αναπροσαρμοσμένης δύναμης εγγυάται την ακριβή επιστροφή στην αρχική κατάσταση. Με αυτή την ενέργεια, το spin— ή το κβαντικό bit (qubit), ή οποιοσδήποτε ρότορας – θα επιστρέψει αναπόφευκτα στην αρχική του θέση. Με απλά λόγια, μια κατάλληλα εφαρμοσμένη δύναμη -δύο φορές- μπορεί να αναστρέψει ή να «επαναφέρει» την κατάσταση περιστροφής ενός spin ή qubit.
Την ανακάλυψη έκανε ο επιφανής καθηγητής Tsvi Tlusty από το τμήμα Φυσικής στο UNIST και ο Jean-Pierre Eckmann απ’ το πανεπιστήμιο της Γενεύης. Η μελέτη τους, δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters την 1η Οκτωβρίου 2025, αποκαλύπτοντας πως, παρά την φαινομενική τους πολυπλοκότητα, οι περιστροφές κρύβουν μια θεμελιώδη τάξη. Δηλαδή, υπάρχει έναν απλό και βασικό κανόνα που τις διέπει, ο οποίος αποκαλύπτει μια οργανωμένη δομή στην κίνηση τους, κάτι που μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση και τον έλεγχο κβαντικών συστημάτων.
Το τέλειο κουμπί επαναφοράς
Οι μαθηματικές ομάδες που περιγράφουν τις περιστροφές – γνωστές ως SO(3) για τα κλασικά αντικείμενα και SU(2) για τα κβαντικά, συγκαταλέγονται στις πιο μελετημένες έννοιες στη Φυσική. Ωστόσο, ακόμη και μέσα σ’ αυτό το άριστα μελετημένο και γνώριμο πεδίο, οι συγγραφείς ταυτοποίησαν μια νέα, ευέλικτη λύση: Ένα τέλειο κουμπί επαναφοράς.
Γιατί έχει σημασία αυτό; Επειδή οι περιστροφές αποτελούν τη βάση σχεδόν όλης της σύγχρονης τεχνολογίας και επιστήμης. Από τη σταθεροποίηση δορυφόρων έως την αποκωδικοποίηση των απεικονίσεων του εγκεφάλου, από τον πυρηνικό μαγνητικό συντονισμό έως την κβαντική υπολογιστική, αναθέτουμε συνεχώς στους ρότορες τη διεκπεραίωση περίπλοκων περιστροφών. Το νέο αυτό αποτέλεσμα εγγυάται ότι, ανεξάρτητα από το πόσο σύνθετος είναι αυτός ο «χορός», υπάρχει πάντα τρόπος να επιστρέψει το σύστημα στην αρχική του θέση.
Αυτό δίνει μεγάλη σταθερότητα και αξιοπιστία σε εφαρμογές που βασίζονται σε περιστροφικά φαινόμενα, υποστηρίζοντας την πρόοδο της τεχνολογίας σε τομείς κρίσιμους για την καθημερινή ζωή και την επιστημονική έρευνα.
