Ja kvantu teorija ir pareiza, tad no tādiem kvantu daļiņām kā atomi, jūs varat sagaidīt ļoti dīvainu uzvedību. Bet, neskatoties uz haosu, tie var šķist kvantu fizika, šajā apbrīnojamā mazo daļiņu pasaulē ir viņu pašu likumi. Nesen Bonnas universitātes zinātnieku komanda izrādīsies, ka kvantu pasaulē - sarežģīto kvantu operāciju līmenī - ātruma ierobežojums ir derīgs. Atomi, kas ir nelielas nedalāmas daļiņas, zināmā ziņā līdzinās šampanieša burbuļiem glāzē. Jūs varat aprakstīt tos kā materiāla viļņus, bet viņu uzvedība atgādina biljarda bumbu un ne šķidrumu. Katrs, kurš nāks prātā ideju ļoti ātri, lai pārvietotu atomu no vienas vietas uz citu, būtu jārīkojas ar zināšanām un prasmēm kā pieredzējušam viesmīlim par banketu - nav shedding šampanieša no duci glāzēm uz paplātes, labby starp the tabulas. Bet pat šajā gadījumā eksperimentētājs saskarsies ar noteiktu ātruma ierobežojumu - ierobežojums, kas pārsniedz, kas nav iespējams. Pētījuma laikā iegūtie rezultāti ir svarīgi, lai veiktu kvantu datorus, un šī joma, jo dārgais lasītājs, iespējams, zina, ir aktīvi attīstījusies pēdējos gados.
Ātruma ierobežojums attiecībā uz cēzija atoma piemēru
Pētījumā, kas publicēts žurnālā fiziskajā pārskatā x, fiziķi izdevās eksperimentāli pierādīt ātruma ierobežojuma esamību sarežģīto kvantu darbību laikā. Darba gaitā zinātnieki no Bonnas universitātes, kā arī fiziķi no Massachusetts Tehnoloģiju institūta (MIT), Juliha Pētniecības centrs, Hamburgas universitātes, Ķelne un Padua, uzzināja, kur ierobežoties.
Šim nolūkam zinātniskā darba autori paņēma cēzija atomu un nosūtīja divus lāzera starus, kas ir perfekti viens otram pret otru. Pētījuma mērķis bija maksimāli palielināt cēzija atoma piegādi uz pareizo vietu tādā veidā, ka atoms "nokrīt no izraudzītā" ieleja "kā šampanieša piliens no stikla. Šādu fizikas superpozīciju sauc par infarenci, tas rada stāvošu gaismas viļņu, kas atgādina sākotnēji nekustamo "kalnu" un "dolīna" secību. Fizikas eksperimenta gaitā cēzija atoms tika ielādēts vienā no šīm "ielejām", un pēc tam izraisīja stāvošo gaismas viļņu kustībā, kas pārvietoja "ielejas" pozīciju.
Pastāvīgais elektromagnētiskais vilnis ir periodiska elektrisko un magnētisko lauku amplitūdas maiņa pa pavairošanas virzienu, ko izraisa incidenta traucējumi un atspoguļoti viļņi.
Fakts, ka mikrometrā ir ātruma ierobežojums, teorētiski tika demonstrēts pirms 60 gadiem ar diviem padomju fiziķiem Leonid Mandelstam un Igor Tamm. Viņi parādīja, ka maksimālais ātrums kvantu darbībās ir atkarīga no enerģijas nenoteiktības, tas ir, kā "bezmaksas" manipulatīvā daļiņa attiecībā uz tās iespējamām enerģētikas valstīm: jo vairāk enerģijas brīvības, tas ir ātrāks. Piemēram, cēzija atoma transportēšanas gadījumā dziļāka "ieleja", kurā atoms samazinās, jo vairāk izplata kvantu valstu enerģiju "ielejā" un galu galā ātrāk atoms var pārvietot.
Kaut kas līdzīgu var redzēt rūpīgi skatoties viesmīli restorānā: ja tas aizpilda brilles pusi (pēc viesa pieprasījuma), tad izredzes nojume šampanietis samazinās, neskatoties uz ātrumu, ar kuru viesmīlis izceļ dzērienu. Neskatoties uz to, enerģijas brīvība atsevišķas daļiņas nav iespējams veikt un palielināt. "Mēs nevaram padarīt mūsu" ieleju "bezgalīgi dziļi, jo tas prasa pārāk daudz enerģijas," pētījuma autori raksta.
Lai vienmēr būtu informēti par jaunākajiem zinātniskajiem atklājumiem fizikas un augsto tehnoloģiju jomā, parakstīties uz mūsu ziņu kanālu telegrammā!
Jauni rezultāti zinātnei
Mandelshtam un Tamm ierosinātais ātruma ierobežojums ir būtisks. Tomēr ir iespējams to sasniegt noteiktos apstākļos, proti, sistēmās tikai ar diviem iespējamiem kvantu valstīm. Pētījuma gadījumā, piemēram, tas notika, kad izbraukšanas punkts un galamērķis bija ārkārtīgi tuvu viens otram. "Tad mātes jautājuma atomu viļņi abās vietās tiek pārklātas viens ar otru, un atomu var tikt piegādāts tieši uz galamērķi vienlaicīgi, tas ir bez starpposma apstāšanās. Tas izskatās kā teleportācija sērijā "Star Ceļā", - teica pētījuma autori ar publikāciju Phys.org.
Un tomēr situācija mainās, kad attālums starp izlidošanas punktu un galamērķi palielinās līdz vairākiem desmitiem viļņu vērtībām, kā eksperiments pētnieku no Bonnas universitātes. Šādos attālumos tiešā teleportācija nav iespējama. Tā vietā, lai teleportētu, lai sasniegtu galamērķi, daļiņu ir jānokārto vairāki starpposma attālumi: un šeit ir tas, ka divu līmeņu situācija ir daudzlīmenī.
Lasiet arī: Vai kvantu mehāniķis izskaidro kosmosa laika esamību?
Pētījuma rezultāti parādīja, ka zemāka ātruma ierobežojums attiecas uz šādiem procesiem, nekā tika identificēti padomju zinātnieki: to nosaka ne tikai enerģijas nenoteiktība, bet arī starpposma valstu skaits. Visu iepriekš minēto nozīmē, ka jauns pētījums uzlabo teorētisko izpratni par sarežģītiem kvantu procesiem un ierobežojumiem.
Atomi un kvantu datori
Saskaņā ar fiziku iegūtie rezultāti ir piemērojami kvantu datoru jomā. Visi, jo eksperiments, kas veikts, ir veltīts atoma nodošanai, un šādi procesi notiek kvantu datorā. Kad kvantu biti tiek īstenoti ar atomiem, tie jānodod no vienas procesora apgabala uz citu. Tas ir tieši tāds process, kas jādara ļoti ātri, pretējā gadījumā viss viņa savienojums pazudīs. Pateicoties kvantu ātruma ierobežojumam, tagad ir iespējams precīzi prognozēt, cik ātrums ir teorētiski iespējams.
Tomēr kvantu datoriem iegūtie rezultāti nenozīmē skaitļošanas ātruma ierobežojumu. Fakts, ka kvantu dators var tik ātri aprēķināt, galvenokārt saistīts ar ilgumu kā tādu, bet gan ar operāciju skaitu. Kvantu dators, lai veiktu konkrētu uzdevumu, prasa daudz mazāk operāciju nekā parastais dators. Aprēķins, izmantojot kvantu datoru, ir līdzīga, lai uzzinātu labirintu bez nepieciešamības secīgi pārbaudīt visus iespējamos ceļus. Ir tas, ka paātrinājums ir: jums ir nepieciešams, lai nosūtītu kvantu datoru, izmantojot labirintu vienu reizi, bet ar klasisko datoru jums ir nepieciešams izmēģināt ļoti lielu skaitu iespēju pa vienam.
Jums būs interesanti: Ķīnā ir izveidots kvantu dators, kas atrisināja visgrūtāko uzdevumu 200 sekundēm
Saskaņā ar vadošo autoru pētījuma Andrea Alberti, nav sekas šajā ziņā skaitļošanas jaudu kvantu datoru. Bet kvantu ātruma ierobežojums ir interesants cita iemesla dēļ - atklātais ierobežojums rāda, ka ir iespējams veikt ievērojami lielāku darbību skaitu nekā iepriekš domāja.