Jeśli teoria kwantowa jest poprawna, a następnie z takich cząstek kwantowych jako atomy, można oczekiwać bardzo dziwnych zachowań. Ale pomimo chaosu mogą wydawać fizyki kwantowej, w tym niesamowitym świecie małych cząstek są ich własne prawa. Ostatnio zespół naukowców z University of Bonn udowodnił, że w świecie kwantowym - na poziomie złożonych operacji kwantowych - limit prędkości jest ważny. Atomy, będąc małymi niepodzielnymi cząstkami, w pewnym sensie przypominają pęcherzyki szampana w szklance. Możesz opisać je jako fale materii, ale ich zachowanie bardziej przypomina piłkę bilardową, a nie płynną. Każdy, kto bardzo szybko przychodzi na pomysł, aby przenieść atom z jednego miejsca do drugiego, powinien działać z wiedzą i umiejętnościami jako doświadczony kelner na bankiecie - nie rzucając szampana z kilkunastu szklanki na tacy, Labby między stoły. Ale nawet w tym przypadku eksperymentator będzie zmierzyć się z pewnym ograniczeniem prędkości - limit przekroczenia, który jest niemożliwy. Wyniki uzyskane podczas badania są ważne dla funkcjonowania komputerów kwantowych i tego obszaru, jako drogi czytelnik prawdopodobnie wie, aktywnie rozwija się w ostatnich latach.
Ograniczenie prędkości na przykładzie atomu cezu
Badanie opublikowane w magazynie fizycznym przeglądu X, fizycy udało się eksperymentalnie udowodnić istnienie limitu prędkości podczas złożonych operacji kwantowych. W trakcie pracy naukowcy z University of Bonn, a także fizycy z Instytutu Technologii Massachusetts (MIT), Centrum Badawcze Juliha, Uniwersytety Hamburga, Kolonia i Padwa, okazało się, gdzie się ograniczają.
W tym celu autorzy pracy naukowej wzięli atom cezu i wysyłali dwa belki laserowe idealne na siebie nawzajem. Celem badania było zmaksymalizować dostarczanie atomu cezu do właściwego miejsca w taki sposób, że atom nie "upadku" z wyznaczonej "doliny" jako kropli szampana ze szkła. Taka superpozycja fizyki nazywana jest infundee, tworzy stojącą falę światła, która przypomina początkowo nieruchomą sekwencję "gór" i "Dolin". W trakcie eksperymentu fizyki atom CES był załadowany do jednego z tych "dolin", a następnie prowadził stojącej fali świetlnej w ruchu, który przemieszał pozycję "doliny".
Stała fala elektromagnetyczna jest okresową zmianą amplitudy pól elektrycznych i magnetycznych wzdłuż kierunku propagacji spowodowanej ingerencją incydentów i odbijanych fal.
Fakt, że w mikrometrze znajduje się limit prędkości, został teoretycznie wykazany ponad 60 lat temu przez dwóch radzieckich fizyków Leonid Mandelstam i Igor Tamm. Pokazali, że maksymalna prędkość w operacjach kwantowych zależy od niepewności energetycznej, czyli, w jaki sposób "wolna" cząstka manipulowana w stosunku do jego możliwych stanów energetycznych: bardziej energetyczna wolność, jest szybsza. Na przykład, w przypadku transportu atomu cezu, głębiej "dolinę", w którą spada atom, tym bardziej rozprowadza energię stanów kwantowych w "dolinie", a ostatecznie tym szybszy atom może zostać przeniesiony.
Coś podobnego może być uważnie obserwowane, obserwując kelner w restauracji: jeśli wypełnia okulary w połowie (na prośbę gościa), to szanse na rzucenie szampana spadek, pomimo szybkości, z którą kelner wyróżnia napój. Niemniej jednak wolność energetyczna oddzielnej cząstki jest niemożliwa do podjęcia i powiększenia. "Nie możemy sprawić, że nasza" Dolina "nieskończenie głęboka, ponieważ wymaga zbyt wiele energii:" Autorzy badania piszą.
Zawsze bądź świadomy najnowszych odkryć naukowych w dziedzinie fizyki i wysokich technologii, subskrybuj nasz kanał informacyjny w telegramie!
Nowe wyniki dla nauki
Limit prędkości proponowany przez Mandelshtam i Tamm jest fundamentalny. Jednak możliwe jest osiągnięcie go w pewnych okolicznościach, a mianowicie w systemach tylko z dwoma możliwymi stanami kwantowymi. W przypadku badania, na przykład stało się to, gdy punkt wyjścia i przeznaczenia był bardzo blisko siebie. "Wtedy fale atomu sprawy matki w obu miejscach są nałożone na siebie, a atom może być dostarczany bezpośrednio do miejsca przeznaczenia na raz, to znaczy, bez żadnych przystanków pośrednich. Wygląda na to, że teleportacja w serii "Star Path" - powiedział autorzy badania przez Phys.org.
A jednak sytuacja zmienia się, gdy odległość między punktem wyjazdu a miejscem docelowym wzrasta do kilkudziesięciu wartości fal materii, jak w eksperymencie naukowców z University of Bonn. W takich odległościach bezpośrednia teleportacja jest niemożliwa. Zamiast teleportacji, aby osiągnąć miejsce docelowe, cząstka musi przekazać wiele pośrednich odległości: i jest tutaj, że sytuacja dwumiesięcznego przechodzi na wielopoziomowy.
Czytaj również: Czy mechanik kwantowy może wyjaśnić istnienie przestrzeni czasu?
Wyniki badania wykazały, że dolny ograniczenie prędkości stosuje się do takich procesów niż radziecki naukowcy zostały zidentyfikowane: jest określony nie tylko przez niepewność energii, ale także liczby państw pośrednich. Wszystkie powyższe oznacza, że nowe badania poprawia teoretyczne zrozumienie złożonych procesów i ograniczeń kwantowych.
Atomy i komputery kwantowe
Według fizyki uzyskane wyniki mają zastosowanie w dziedzinie komputerów kwantowych. Wszystko, ponieważ przeprowadzony eksperyment jest poświęcony przeniesieniem atomu, a takie procesy występują w komputerze kwantowym. Gdy bity kwantowe są zaimplementowane przez atomy, muszą być przenoszone z jednego obszaru procesora do drugiego. Jest to dokładnie proces, który musi być wykonany bardzo szybko, w przeciwnym razie wszystkie jego związek zniknie. Dzięki limit prędkości kwantowej możliwe jest obecnie dokładne przewidywanie, jaką prędkość jest teoretycznie możliwa.
Jednak w przypadku komputerów kwantowych uzyskane wyniki nie oznaczają limitu prędkości obliczeniowej. Fakt, że komputer kwantowy może tak szybko obliczyć, głównie związany z czasem trwania jako taki, ale raczej z liczbą operacji. Komputer kwantowy do wykonania określonego zadania wymaga znacznie mniejszej operacji niż zwykły komputer. Obliczenia za pomocą komputera kwantowego jest podobne do ustalenia labiryntu bez konieczności kolejno sprawdzić wszystkie możliwe ścieżki. Jest to w tym, że przyspieszenie jest: trzeba tylko wysłać kwantowy komputer przez labirynt raz, podczas gdy z klasycznym komputerem należy wypróbować bardzo dużą liczbę opcji jeden po drugim.
Będzie to dla Ciebie interesujące: Komputer kwantowy został utworzony w Chinach, który rozwiązał najtrudniejsze zadanie na 200 sekund
Według wiodącego autora badania Andrei Alberti nie ma żadnych konsekwencji w tym sensie na moc obliczeniowej komputera kwantowego. Ale limit prędkości kwantowej jest interesujący z innego powodu - wykryty limit pokazuje, że możliwe jest wykonywanie znacznie większej liczby operacji niż wcześniej uważana.