As de kwantum-teory korrekt is, dan fan sokke kwantum-dieltsjes as atomen, kinne jo in heul frjemd gedrach ferwachtsje. Mar nettsjinsteande chaos kinne se kwantumfysika lykje, yn dizze geweldige wrâld fan lytse dieltsjes binne d'r in eigen wetten. Koartlyn slagge it team fan wittenskippers út 'e Universiteit fan Bonn om te bewizen dat yn' e kwantumwrâld - op it nivo fan komplekse-kwantum-operaasjes - de snelheidsgrins jild is. Atomen, lytse indivisearbere dieltsjes wêze, yn guon sin lykje op bubbels fan champagne yn in glês. Jo kinne se beskriuwe as golven fan 'e saak, mar har gedrach liket mear op in biljartbal en net floeistof. Elkenien dy't it idee dat sil komme om it atoom te behâlden fan it atoom te ferpleatsen, moatte hannelje om te hanneljen, as in betûfte kelner op in skodde fan champagne út in tsiental bril op in kraan, labby tusken de tabellen. Mar sels yn dit gefal sil de eksperimintearje de eksperimintearje de eksperimint in bepaalde snelheidsgrins - in limyt om te boppe it ûnmooglik te wêzen. De resultaten krigen tidens de stúdzje binne wichtich foar de wurking fan kwantum kompjûters, en dit gebiet, as in dierbere lêzer wierskynlik wit, hat de lêste jierren aktyf ûntwikkeljen.
Snelheidsgrins op it foarbyld fan it cesiumatoom
De stúdzje publisearre yn it tydskrift Fysike Review X, Physicisten slagge om it bestean te eksperiminteel te bewizen fan in snelheidsgrins tidens komplekse kwantum-operaasjes. Yn 'e rin fan it wurk, wittenskippers út' e Universiteit fan Bonn, lykas natuerkundigen út it Massicisten fan it Massistusetts (MIT), Juliha Research Center, Keulen, Kloop en Padua, fûn út wêr't te beheinen.
Hjirfoar naam de auteurs fan wittenskiplik wurk it cesiumatoom en stjoerde twa laserbalken perfekt op elkoar tsjin elkoar. It doel fan 'e stúdzje wie om de levering fan it cesiumatoom te maksimalisearjen op it juste plak op sa'n manier dat it atoom net "falle" fan' e oanwiisde "Valley" as in drip champagne út it glês. Sokke superposysje fan 'e natuerkunde hjit in ynlânske rêch, it soarget foar in steande ljochte welle, dy't de ynearsten docht ûnthâldt de ûnrêstige sekwinsje fan "bergen" en "Dolin". Yn 'e rin fan it fysyk eksperimint waard it cesiumatoom laden yn ien fan dizze "Valleys", en liedde dan de steande ljochtwelle yn beweging, dy't de "Valley" posysje ferdreaun hat.
Steande elektromagnetyske welle is in periodike feroaring yn 'e amplitude fan' e elektryske en magnetyske fjilden lâns de rjochting fan propaasje feroarsake troch de ynterferinsje fan it ynsidint en reflekteare golven.
It feit dat d'r yn 'e mikrometer in snelheidsgrins is, waard teoretysk oantoand 60 jier lyn oant twa Sovjet nyfisjers Leonid Mandelstam en Igor Tamm. Se lieten sjen dat de maksimale snelheid yn kwantum-operaasjes hinget ôf fan enerzjy, hoe "fergees" in manipuleare dieltsje yn relaasje ta har mooglike enerzjysteaten: de mear enerzjy-frijheid, it is rapper. Bygelyks, yn it gefal fan ferfier fan it cesiumatoom, de djipper de "delling", wêryn it atoom falt, hoe ferdield de enerzjy fan kwantum, en úteinlik de rapper kin it atoom wurde ferpleatst.
Iets ferlykber kin wurde sjoen de kelner besjen yn it restaurant: As it de glêzen de helte foltôget (op it fersyk fan 'e kast), nettsjinsteande de snelheid wêrtroch de snel de kikker de drank te ûnderskieden. Dochs is de enerzjy frijheid fan in apart dieltsje ûnmooglik om te nimmen en te fergrutsjen. "Wy kinne ús" Valley "ûneinich djip net meitsje, om't it te folle enerzjy fereasket," De auteurs fan 'e stúdzje skriuw.
Om altyd bewust te wêzen fan 'e lêste wittenskiplike ûntdekkingen op it mêd fan fysika en hege technologyen, abonnearje op ús nijskanaal yn Telegram!
Nije resultaten foar wittenskip
De snelheidsgrins foarsteld troch Mandelshtam en Tamm is fûnemintele. It is lykwols mooglik om it te berikken ûnder bepaalde omstannichheden, nammentlik yn systemen allinich mei twa mooglike kwantum steaten. Yn it gefal fan in stúdzje, bygelyks barde it as it punt fan fertrek en bestimming ekstreem tichtby inoar wiene by elkoar. 'Dan binne de golven fan' e saak fan 'e stof yn beide plakken op elkoar superimeare, en it atoom kin direkt levere wurde nei de bestimming tagelyk levere, dat is, sûnder intermediate stopjes. It liket op omlaportaasje yn 'e searje "Star Path," - sei de auteurs fan' e stúdzje troch de publikaasje Phish.org.
En dochs feroaret de situaasje as de ôfstân tusken it fertrekspunt en de bestimming fergruttet ta ferskate tsientallen welle wearden fan 'e saak, lykas yn it eksperimint fan ûndersikers fan' e Universiteit fan Bonn. By sokke ôfstannen is direkte Teleportaasje ûnmooglik. Yn plak fan omtrekaasje om in bestimming te berikken, moat in dieltsje in oantal tuskentiidske ôfstannen trochjaan: en it is hjir dat de situaasje fan twa-nivo nei in multi-nivo giet.
Lês ek: Kin in kwantum-monteur it bestean fan romte-tiid útlizze?
De resultaten fan 'e stúdzje toande dat de legere snelheidsgrins is fan tapassing op sokke prosessen dan de Sovjet-wittenskippers waarden identifisearre: it wurdt bepaald net allinich troch de ûnwissichheid fan enerzjy, mar ek it oantal tuskenlizzende steaten. Al it boppesteande betsjuttet dat in nije stúdzje it teoretyske begryp ferbetteret fan komplekse kwantumprosessen en beheiningen.
Atomen en kwantalekomputers
Neffens de natuerkunde binne de resultaten dy't wurde krigen fan tapassing op it fjild fan kwantum kompjûters. Alles om't it eksperimint útfierd wurdt, wurdt wijd oan 'e oerdracht fan in atoom, en sokke prosessen foarkomme yn' e kwantumcomputer. As kwantum-bits wurde ymplementearre troch atomen, moatte se wurde oerdroegen fan it iene prosessorgebiet nei it oare. Dit is krekt it proses dat moat wurde dien hiel snel, oars sil al syn ferbûn ferdwine. Mei tank oan de limyt foar kwantum-snelheid, is it no mooglik om presys te foarsizzen hokker snelheid teoretysk mooglik is.
Foar kwantum kompjûters betsjutte de resultaten lykwols net de limyt fan 'e kompjûtersnelheid. It feit dat in kwantum-kompjûter sa rap kin berekkenje, primêr assosjeare mei in doer as sadanich, mar leaver mei it oantal operaasjes. Quantum Computer om in spesifike taak út te fieren fereasket folle minder operaasjes dan de gewoane kompjûter. Berekkening mei help fan in kwantum-kompjûter is gelyk oan it finen fan it labyrint sûnder de needsaak om alle mooglike paden te kontrolearjen. It is hjirmei dat de fersnelling is: Jo hoege ienris in kwantum-kompjûter te stjoeren fia in labyrint ienris, wylst jo mei in klassike kompjûter jo moatte besykje in heul oantal opsjes ien foar ien te probearjen.
It sil ynteressant wêze foar jo: In kwantum-kompjûter is makke yn Sina, dy't de lestichste taak foar 200 sekonden oplost
Neffens de liedende auteur fan 'e stúdzje fan Andrea Alberti binne d'r gjin gefolgen yn dit sin foar de kompjûtere krêft fan in kwantumcomputer. Mar de limyt foar kwantum is ynteressant foar in oare reden - de ûntdekte limyt is om te sjen dat it mooglik is om in signifikant grutter oantal operaasjes út te fieren dan earder tocht.