Dacă teoria cuantică este corectă, apoi de la astfel de particule cuantice ca atomi, vă puteți aștepta la un comportament foarte ciudat. Dar, în ciuda haosului, pot părea fizică cuantică, în această lume uimitoare a particulelor mici există propriile lor legi. Recent, echipa de oameni de știință de la Universitatea din Bonn a reușit să demonstreze că în lumea cuantică - la nivelul operațiunilor cuantice complexe - limita de viteză este valabilă. Atomii, fiind particule mici indivizibile, într-un anumit sens seamănă cu bulele de șampanie într-un pahar. Le puteți descrie ca valuri de materie, dar comportamentul lor seamănă mai mult cu o minge de biliard și nu lichid. Fiecare care va veni în minte ideea foarte repede pentru a muta atomul dintr-un loc la altul, ar trebui să acționeze cu cunoștințe și abilități ca un chelner experimentat pe un banchet - nu o vărsare de șampanie de la o duzină de ochelari pe o tavă, labby între Mese. Dar chiar și în acest caz, experimentatorul se va confrunta cu o anumită limită de viteză - o limită pentru a depăși ceea ce este imposibil. Rezultatele obținute în timpul studiului sunt importante pentru funcționarea computerelor cuantice, iar această zonă, ca cititor dragi, probabil știe, se dezvoltă în mod activ în ultimii ani.
Limita de viteză pe exemplul atomului de cesiu
Studiul publicat în revista Revizuirea fizică X, fizicienii au reușit să dovedească experimental existența unei limite de viteză în timpul operațiunilor cuantice complexe. În cursul lucrării, oamenii de știință de la Universitatea din Bonn, precum și fizicienii din Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT), Centrul de Cercetare Juliha, Universitățile Hamburg, Köln și Padova, au aflat unde să se limiteze.
Pentru aceasta, autorii muncii științifice au luat atomul de cesiu și au trimis două fascicule laser unul unul pe celălalt. Scopul studiului a fost de a maximiza livrarea atomului de cesiu la locul potrivit, astfel încât atomul să nu "cadă" din "Valea" desemnată ca o picătură de șampanie din sticlă. O astfel de suprapunere a fizicii este numită o infarnă, creează un val de lumină permanentă, care reamintește secvența inițială imobiliară a "munților" și "Dolin". În cursul experimentului fizic, atomul de cesiu a fost încărcat într-una din aceste "văi", apoi a condusă în mișcare și a deplasat poziția "Valea".
Undă electromagnetică în picioare este o schimbare periodică a amplitudinii câmpurilor electrice și magnetice de-a lungul direcției de propagare cauzată de interferența incidentului și a undelor reflectate.
Faptul că în micrometru există o limită de viteză, a fost demonstrată teoretic peste 60 de ani în urmă de doi fizicieni sovietici Leonid Mandelstam și Igor Tamm. Ei au arătat că viteza maximă în operațiunile cuantice depinde de incertitudinea energetică, adică cum "liberă" o particulă manipulată în raport cu posibilele sale stări de energie: mai multă libertate energetică, este mai rapidă. De exemplu, în cazul transportului atomului de cesiu, cu atât mai adânc "valea", în care atomul cade, cu atât mai mult distribuit energia stărilor cuantice în "Valea" și, în cele din urmă, cu cât mai rapid a atomului poate fi mutat.
Ceva similar poate fi văzut cu atenție vizionarea chelnerului în restaurant: dacă umple jumătatea ochelarilor (la cererea oaspetelor), atunci șansele de a vărsa șampanie scad, în ciuda vitezei cu care chelnerul distinge băutura. Cu toate acestea, libertatea energetică a unei particule separate este imposibil de luat și de extindere. "Nu putem face" Valea "noastră infinit de adâncime, deoarece necesită prea multă energie", autorii studiului scriu.
Pentru a fi întotdeauna conștienți de cele mai recente descoperiri științifice din domeniul fizicii și al tehnologiilor înalte, abonați-vă la canalul nostru de știri în telegramă!
Rezultate noi pentru știință
Limita de viteză propusă de Mandelshtam și TAMM este fundamentală. Cu toate acestea, este posibil să o realizați în anumite circumstanțe, și anume în sisteme numai cu două posibile state cuantice. În cazul unui studiu, de exemplu, sa întâmplat atunci când punctul de plecare și de destinație au fost extrem de aproape unul de celălalt. "Apoi, valurile atomului materiei mamei în ambele locuri sunt suprapuse unul pe altul, iar atomul poate fi livrat direct la destinație la un moment dat, care este, fără opriri intermediare. Se pare că teleportarea în seria "Star Path", - a spus autorii studiului de către Phys.org.
Și totuși, situația se schimbă atunci când distanța dintre punctul de plecare și destinație crește la câteva duzini de valori valute ale materiei, ca și în experimentul cercetătorilor de la Universitatea din Bonn. La astfel de distanțe, teleportarea directă este imposibilă. În loc de teleportare pentru a obține o destinație, o particulă trebuie să treacă o serie de distanțe intermediare: și aici este că situația de două niveluri intră într-un nivel multi-nivel.
Citiți și: poate un mecanic cuantic explică existența timpului spațiu-timp?
Rezultatele studiului au arătat că limita de viteză mai mică se aplică acestor procese decât au fost identificate oamenii de știință sovietici: este determinată nu numai de incertitudinea energiei, ci și de numărul de stări intermediare. Toate cele de mai sus înseamnă că un nou studiu îmbunătățește înțelegerea teoretică a proceselor și a restricțiilor cuantice complexe.
Atomii și computerele cuantice
Potrivit fizicii, rezultatele obținute sunt aplicabile în domeniul computerelor cuantice. Toate deoarece experimentul efectuat este dedicat transferului unui atom, și astfel de procese apar în calculatorul cuantic. Când biții cuanți sunt implementați de atomi, ele trebuie transferate dintr-o zonă de procesoare la alta. Acesta este exact procesul care trebuie făcut foarte repede, altfel toată legătura lui vor dispărea. Datorită limitei de viteză cuantice, acum este posibil să prezic cu exactitate ce viteză este teoretic posibilă.
Pentru computerele cuantice, cu toate acestea, rezultatele obținute nu înseamnă limita vitezei de calcul. Faptul că un calculator cuantic poate calcula atât de repede, asociat în principal cu o durată ca atare, ci mai degrabă cu numărul de operații. Calculatorul cuantic pentru a efectua o sarcină specifică necesită mai puține operații decât computerul obișnuit. Calculul utilizând un calculator cuantic este similar cu găsirea labirintului fără a fi nevoie să verificați secvențial toate căile posibile. Este, în acest sens, accelerarea este: trebuie doar să trimiteți un computer cuantic printr-un labirint o dată, în timp ce cu un computer clasic trebuie să încercați un număr foarte mare de opțiuni unul câte unul.
Va fi interesant pentru dvs .: un computer cuantic a fost creat în China, care a rezolvat cea mai dificilă sarcină timp de 200 de secunde
Potrivit autorului principal al studiului Andrea Alberti, nu există consecințe în acest sens pentru puterea de calcul a unui calculator cuantic. Dar limita de viteză cuantică este interesantă pentru un alt motiv - limita detectată arată că este posibil să se efectueze un număr semnificativ mai mare de operațiuni decât sa crezut anterior.