Nëse teoria kuantike është e saktë, atëherë nga grimcat e tilla kuantike si atome, ju mund të prisni një sjellje shumë të çuditshme. Por pavarësisht kaosit, ata mund të duken fizikë kuantike, në këtë botë të mrekullueshme të grimcave të vogla ka ligjet e tyre. Kohët e fundit, ekipi i shkencëtarëve nga Universiteti i Bonit arriti të provonte se në botën kuantike - në nivelin e operacioneve komplekse kuantike - kufiri i shpejtësisë është i vlefshëm. Atomet, duke qenë grimca të vogla të pandashme, në njëfarë kuptimi ngjajnë flluska të shampanjës në një gotë. Ju mund t'i përshkruani ato si valë të materies, por sjellja e tyre më shumë i ngjan një top të bilardos dhe jo të lëngshme. Secili i cili do të vijë në mendje shumë shpejt për të lëvizur atomin nga një vend në tjetrin, duhet të veprojë me njohuri dhe aftësi si një kamerier me përvojë në një banket - jo një derdhje shampanjë nga një duzinë syze në një tabaka, Labby në mes të tavolina. Por edhe në këtë rast, eksperimentuesi do të përballet me një limit të caktuar të shpejtësisë - një kufi për të tejkaluar, e cila është e pamundur. Rezultatet e marra gjatë studimit janë të rëndësishme për funksionimin e kompjuterëve kuantikë, dhe kjo zonë, si një lexues i dashur ndoshta e di, është zhvilluar në mënyrë aktive në vitet e fundit.
Kufizimi i shpejtësisë në shembullin e atomit të ceziumit
Studimi i botuar në revistën Rishikimi fizik X, fizikantët arritën të provojnë eksperimentalisht ekzistencën e një kufiri të shpejtësisë gjatë operacioneve kuantike komplekse. Gjatë punës, shkencëtarët nga Universiteti i Bonit, si dhe fizikantët nga Instituti i Teknologjisë së Masaçusets (MIT), Qendra Kërkimore e Juliha, Universitetet e Hamburgut, Këln dhe Padova, zbuluan se ku mund të kufizoheshin.
Për këtë, autorët e punës shkencore morën atomin e ceziumit dhe dërguan dy trarëve lazer të përsosur për njëri-tjetrin kundër njëri-tjetrit. Qëllimi i studimit ishte për të maksimizuar shpërndarjen e atomit të ceziumit në vendin e duhur në një mënyrë të tillë që atomi nuk "bie" nga "lugina" e caktuar si një pikë shampanjë nga xhami. Një mbivendosje e fizikës quhet një inferferencë, krijon një valë të qëndrueshme, e cila kujton sekuencën fillimisht të paluajtshme të "maleve" dhe "Dolin". Në rrjedhën e eksperimentit të fizikës, atomi i ceziumit u ngarkua në një nga këto "lugina", dhe më pas udhëhoqi valën e qëndrueshme në lëvizje, e cila zhvendosi pozicionin "Valley".
Vala në këmbë elektromagnetike është një ndryshim periodik në amplitudën e fushave elektrike dhe magnetike përgjatë drejtimit të përhapjes të shkaktuar nga ndërhyrja e incidentit dhe valët e pasqyruara.
Fakti që në mikrometër ka një limit të shpejtësisë, u demonstrua teorikisht mbi 60 vjet më parë nga dy fizikantë sovjetikë Leonid Mandelstam dhe Igor Tamm. Ata treguan se shpejtësia maksimale në operacionet kuantike varet nga pasiguria e energjisë, domethënë, si "e lirë" një grimcë e manipuluar në lidhje me energjinë e saj të mundshme shtete: aq më shumë liria e energjisë, është më e shpejtë. Për shembull, në rastin e transportit të atomit të Cezullit, më të thellë "Valley", në të cilën bie atomi, sa më shumë shpërndahet energjia e shteteve kuantike në "luginën", dhe në fund të fundit më shpejt mund të zhvendoset atomi.
Diçka e ngjashme mund të shihet me kujdes duke parë kamerierin në restorant: nëse mbush gjysmën e syzeve (me kërkesë të mysafirëve), atëherë shanset për të hedhur poshtë rënien e shampanjës, pavarësisht nga shpejtësia me të cilën kamerieri dallon pije. Megjithatë, liria e energjisë e një grimce të veçantë është e pamundur për t'u marrë dhe për t'u zmadhuar. "Ne nuk mund ta bëjmë" luginën tonë "pafundësisht të thellë, sepse kërkon shumë energji," shkruajnë autorët e studimit.
Për të qenë gjithmonë të vetëdijshëm për zbulimet më të fundit shkencore në fushën e fizikës dhe teknologjive të larta, të regjistroheni në kanalin tonë të lajmeve në telegram!
Rezultatet e reja për shkencën
Kufiri i shpejtësisë i propozuar nga Mandelshtam dhe Tamm është thelbësor. Megjithatë, është e mundur për të arritur atë në rrethana të caktuara, domethënë në sistemet vetëm me dy shtete kuantike të mundshme. Në rastin e një studimi, për shembull, ndodhi kur pika e nisjes dhe destinacionit ishin jashtëzakonisht afër njëri-tjetrit. "Pastaj valët e atomit të çështjes së nënës në të dy vendet janë mbivendosur nga njëri-tjetri, dhe atomi mund të dorëzohet direkt në destinacion në një kohë, domethënë pa ndërprerje të ndërmjetme. Duket si teleportimi në serinë "Star Path", - tha autorët e studimit nga Phys.org.
E megjithatë, situata ndryshon kur distanca midis pikës së nisjes dhe destinacionit rritet në disa duzina vlerat e valës së materies, si në eksperimentin e hulumtuesve nga Universiteti i Bonit. Në distanca të tilla, teleportimi i drejtpërdrejtë është i pamundur. Në vend të teleportimit për të arritur një destinacion, një grimcë duhet të kalojë një numër distancash të ndërmjetme: dhe është këtu se situata e dy niveleve shkon në një shumëllojshmëri.
Lexoni gjithashtu: A mundet një mekanik kuantik të shpjegojë ekzistencën e kohës hapësirë?
Rezultatet e studimit treguan se kufiri më i ulët i shpejtësisë zbatohet për proceset e tilla sesa janë identifikuar shkencëtarët sovjetikë: përcaktohet jo vetëm nga pasiguria e energjisë, por edhe numri i shteteve të ndërmjetme. Të gjitha këto të mësipërme do të thotë se një studim i ri përmirëson kuptimin teorik të proceseve dhe kufizimeve komplekse kuantike.
Atome dhe kompjutera kuantikë
Sipas fizikës, rezultatet e fituara janë të zbatueshme në fushën e kompjuterëve kuantikë. Të gjitha për shkak se eksperimenti i kryer është i përkushtuar për transferimin e një atomi, dhe procese të tilla ndodhin në kompjuterin kuantik. Kur copa kuantike zbatohen nga atomet, ato duhet të transferohen nga një zonë procesori në tjetrin. Ky është pikërisht procesi që duhet të bëhet shumë shpejt, përndryshe të gjitha lidhshmëria e tij do të zhduket. Falë kufirit të shpejtësisë kuantike, tani është e mundur të parashikosh me saktësi se çfarë shpejtësie është teorikisht e mundur.
Për kompjuterët kuantikë, megjithatë, rezultatet e fituara nuk do të thotë kufiri i shpejtësisë informatike. Fakti që një kompjuter kuantik mund të llogarisë kaq shpejt, të lidhur kryesisht me një kohëzgjatje si të tillë, por me numrin e operacioneve. Kompjuteri kuantik për të kryer një detyrë të veçantë kërkon shumë më pak operacione sesa kompjuteri i zakonshëm. Llogaritja duke përdorur një kompjuter kuantik është i ngjashëm me gjetjen e labirintit pa nevojën për të kontrolluar në mënyrë sekuenciale të gjitha shtigjet e mundshme. Është në këtë që përshpejtimi është: ju vetëm duhet të dërgoni një kompjuter kuantik përmes një labirinti një herë, ndërsa me një kompjuter klasik ju duhet të provoni një numër shumë të madh opsionesh një nga një.
Do të jetë interesante për ju: një kompjuter kuantik është krijuar në Kinë, e cila zgjidhi detyrën më të vështirë për 200 sekonda
Sipas autorit kryesor të studimit të Andrea Alberti, nuk ka pasoja në këtë kuptim për fuqinë informatike të një kompjuteri kuantik. Por kufiri i shpejtësisë kuantike është interesante për një arsye tjetër - kufiri i zbuluar tregon se është e mundur të kryhet një numër dukshëm më i madh i operacioneve sesa menduar më parë.