Pokud je kvantová teorie správná, pak z takových kvantových částic jako atomů můžete očekávat velmi podivné chování. Ale navzdory chaosu se mohou zdát kvantovou fyziku, v tomto úžasném světě drobných částic jsou jejich vlastní zákony. V poslední době se tým vědců z University of Bonn dokazoval, že v kvantovém světě - na úrovni složitých kvantových operací - rychlostní limit je platný. Atomy, jsou malé nedělitelné částice, v určitém smyslu se podobají bublinám šampaňského ve sklenici. Můžete je popsat jako vlny hmoty, ale jejich chování se podobá kulečníkové kouli a ne tekuté. Každý, kdo přijde na mysli myšlenku velmi rychle, aby přesunul atom z jednoho místa na druhé, měl by se jednat s poznáním a dovedností jako zkušený číšník na banketu - ne shedding šampaňského z tuctu brýlí na podnose, laborate mezi stoly. Ale i v tomto případě bude experimentátor čelit určitému omezení rychlosti - limit překračující, což je nemožné. Výsledky získané během studie jsou důležité pro provoz kvantových počítačů, a tato oblast, jaká, v posledních letech se aktivně rozvíjí.
Rychlostní limit na příkladu atomu cesného
Studie publikovaná v fyzickém hodnocení časopisu X, fyzici se podařilo experimentálně prokázat existenci rychlostního limitu během komplexních kvantových operací. V průběhu práce, vědci z University of Bonn, stejně jako fyzici z Massachusetts Institute of Technology (MIT), výzkumné centrum Juliha, Hamburg univerzit, Kolín nad Rýnem a Paduy, zjištěno, kde omezit.
Autoři vědecké práce vzali atom cesníku a poslali dva laserové paprsky dokonalé na sebe navzájem. Účelem studie bylo maximalizovat dodávku atomu cesného na správném místě takovým způsobem, že atom ne "pád" z určeného "údolí" jako kapka šampaňského ze skla. Taková superpozice fyziky se nazývá infarference, vytváří stojat světelnou vlnu, která připomíná zpočátku nepohyblivé posloupnosti "hor" a "Dolin". V průběhu experimentu fyziky byl atom cesníku naloženo do jednoho z těchto "údolí" a pak vedl stojatá světelná vlna v pohybu, která přemístila polohu "údolí".
Stálá elektromagnetická vlna je periodická změna amplitudy elektrických a magnetických polí podél směru propagace způsobené rušením incidentu a odražených vln.
Skutečnost, že v mikrometru je rychlostní limit, byl teoreticky demonstrován před 60 lety dvěma sovětskými fyzikem Leonid Mandelstam a Igor Tamm. Ukázali, že maximální rychlost v kvantových operací závisí na nejistotě energie, to znamená, jak "volná" manipulovaná částice ve vztahu k jeho možné energetické stavy: Čím více energie energie je rychlejší. Například v případě přepravy atomu cesného, hlubšího "údolí", do kterého atom spadne, tím více distribuuje energii kvantových stavů v "údolí" a nakonec rychlejší atom může být přesunut.
Něco podobného lze pozorovat pečlivě sledovat číšník v restauraci: Pokud zaplní polovinu brýlí (na žádost hosta), pak šance na hbité šampaňské snížit, navzdory rychlosti, s nimiž číšník rozlišuje nápoj. Svoboda energie samostatné částice však není možné vzít a zvětšit. "Nemůžeme udělat náš" údolí "nekonečně hluboko, protože to vyžaduje příliš mnoho energie," autoři studia psali.
Vždy si být vědomi nejnovějších vědeckých objevů v oblasti fyziky a vysokých technologií, přihlaste se k odběru našeho zpravodajského kanálu v telegramu!
Nové výsledky pro vědu
Speed Limit navrhl Mandelshtam a Tamm je zásadní. Je však možné dosáhnout za určitých okolností, a to v systémech pouze se dvěma možnými kvantovými stavy. V případě studie se stalo například, když byl odlet a cíl extrémně blízko. "Pak jsou na sobě vlny atomu matky na obou místech navrstveny a atom může být dodáván přímo do místa určení najednou, aniž by bez mezilehlých zastávek. Vypadá to, že teleportace v sérii "hvězda hvězda", - řekl autorům studie publikací phys.org.
A přesto se situace změní, když se vzdálenost mezi bodem odletu a cílem zvyšuje na několik desítek vlnových hodnot hmoty, as v experimentu výzkumných pracovníků z univerzity Bonn. V takových vzdálenostech není možné přímé teleportace nemožné. Namísto teleportujícího k dosažení cíle, částice musí projít řadu meziproduktů: a je zde situace dvouúrovňové úrovně jde na více úrovní.
Přečtěte si také: Může kvantový mechanik vysvětlit existenci prostoru?
Výsledky studie ukázaly, že nižší rychlostní limit platí pro tyto procesy než sovětští vědci byly identifikovány: je určeno nejen nejistotou energie, ale také počet středních států. Všechny výše uvedené znamená, že nová studie zlepšuje teoretické chápání komplexních kvantových procesů a omezení.
Atomy a kvantové počítače
Podle fyziky jsou získané výsledky použitelné v oblasti kvantových počítačů. Vše proto, že experiment provedený je věnován přenosu atomu a tyto procesy se vyskytují v kvantovém počítači. Když jsou kvantové bity realizovány atomy, musí být převedeny z jedné oblasti procesoru do druhé. To je přesně proces, který je třeba udělat velmi rychle, jinak zmizí veškerá jeho propojenost. Díky kvantovému omezení rychlosti je nyní možné přesně předpovědět, jakou rychlost je teoreticky možné.
Pro kvantové počítače však dosažené výsledky neznamenají limit výpočetní rychlosti. Skutečnost, že kvantový počítač může vypočítat tak rychle, primárně spojený s trváním jako takovým, ale spíše s počtem operací. Kvantový počítač pro provedení konkrétního úkolu vyžaduje mnohem méně operací než obvyklý počítač. Výpočet pomocí kvantového počítače je podobný zjistit labyrint bez nutnosti postupně kontrolovat všechny možné cesty. To je v tom, že zrychlení je: pouze musíte poslat kvantový počítač přes labyrint jednou, zatímco s klasickým počítačem musíte vyzkoušet velmi velký počet možností jeden po druhém.
Bude to pro vás zajímavé: kvantový počítač byl vytvořen v Číně, který vyřešil nejtěžší úkol na 200 sekund
Podle předního autora studia Andrea Alberti neexistují žádné důsledky v tomto smyslu pro výpočetní výkon kvantového počítače. Ale limit kvantové rychlosti je zajímavý z jiného důvodu - zjištěný limit ukazuje, že je možné provést výrazně větší počet operací, než je dříve myšlenka.