Kung ang teorya ng quantum ay tama, pagkatapos ay mula sa naturang mga particle ng kabuuan bilang atoms, maaari mong asahan ang isang kakaibang pag-uugali. Ngunit sa kabila ng kaguluhan, maaari silang mukhang quantum physics, sa ganitong kamangha-manghang mundo ng mga maliliit na particle may kanilang sariling mga batas. Kamakailan lamang, ang koponan ng mga siyentipiko mula sa University of Bonn ay pinamamahalaang upang patunayan na sa mundo ng kabuuan - sa antas ng kumplikadong quantum operasyon - ang limitasyon ng bilis ay may bisa. Atoms, pagiging maliit na hindi mahahati particle, sa ilang mga kahulugan ay katulad ng mga bula ng champagne sa isang baso. Maaari mong ilarawan ang mga ito bilang mga alon ng bagay, ngunit ang kanilang pag-uugali ay higit na kahawig ng isang billiard ball at hindi likido. Ang bawat isa na mag-isip sa ideya nang mabilis upang ilipat ang atom mula sa isang lugar papunta sa isa pa, dapat kumilos na may kaalaman at kasanayan bilang isang karanasan na waiter sa isang banquet - hindi isang pagpapadanak ng champagne mula sa isang dosenang baso sa isang tray, laby sa pagitan ng mga talahanayan. Ngunit kahit na sa kasong ito, ang eksperimento ay haharap sa isang limitasyon ng bilis - isang limitasyon na lumampas sa kung saan ay imposible. Ang mga resulta na nakuha sa panahon ng pag-aaral ay mahalaga para sa pagpapatakbo ng mga quantum computer, at lugar na ito, bilang isang mahal na mambabasa marahil alam, ay aktibong pagbuo sa mga nakaraang taon.
Bilis ng limitasyon sa halimbawa ng cesium atom.
Ang pag-aaral na inilathala sa Pisikal na Pagsusuri ng Magazine X, ang mga physicist na pinamamahalaang upang eksperimento ay nagpapatunay sa pagkakaroon ng isang limitasyon ng bilis sa mga kumplikadong operasyon ng quantum. Sa kurso ng trabaho, ang mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Bonn, pati na rin ang mga physicist mula sa Massachusetts Institute of Technology (MIT), Juliha Research Center, Hamburg University, Cologne at Padua, ay nalaman kung saan dapat paghigpitan.
Para sa mga ito, ang mga may-akda ng pang-agham na trabaho ay kinuha ang cesium atom at nagpadala ng dalawang laser beams perpekto sa bawat isa laban sa bawat isa. Ang layunin ng pag-aaral ay upang mapakinabangan ang paghahatid ng cesium atom sa tamang lugar sa isang paraan na ang atom ay hindi "mahulog" mula sa itinalagang "lambak" bilang isang drop ng champagne mula sa salamin. Ang ganitong superposition ng physics ay tinatawag na isang infarference, lumilikha ito ng isang standing light wave, na nagpapaalala sa una hindi nababago pagkakasunud-sunod ng "bundok" at "dolin". Sa kurso ng eksperimento ng physics, ang cesium atom ay na-load sa isa sa mga "lambak", at pagkatapos ay pinangunahan ang nakatayo na ilaw alon sa paggalaw, na displaced ang "lambak" posisyon.
Ang nakatayo na electromagnetic wave ay isang pana-panahong pagbabago sa amplitude ng electric at magnetic field kasama ang direksyon ng pagpapalaganap na dulot ng pagkagambala ng insidente at nakalarawan waves.
Ang katotohanan na sa micrometer mayroong isang limitasyon ng bilis, ay teoretically nagpakita ng higit sa 60 taon na ang nakakaraan ng dalawang mga pisika ng Sobyet na si Leonid Mandelstam at Igor Tamm. Ipinakita nila na ang pinakamataas na bilis sa mga operasyon ng quantum ay nakasalalay sa kawalan ng katiyakan ng enerhiya, ibig sabihin, kung paano ang "libreng" isang manipulahin na maliit na butil na may kaugnayan sa posibleng mga estado ng enerhiya: mas maraming kalayaan sa enerhiya, mas mabilis ito. Halimbawa, sa kaso ng transportasyon ng cesium atom, ang mas malalim na "lambak", kung saan ang atom ay bumagsak, mas ipinamahagi ang lakas ng mga estado ng kabuuan sa "lambak", at sa huli ay mas mabilis ang atom ay maaaring ilipat.
Ang isang bagay na katulad ay makikita nang maingat na nanonood ng weyter sa restaurant: Kung pinupuno nito ang kalahati ng baso (sa kahilingan ng bisita), pagkatapos ay ang mga pagkakataon na ibagsak ang pagbaba ng champagne, sa kabila ng bilis kung saan tinutukoy ng waiter ang inumin. Gayunpaman, ang kalayaan sa enerhiya ng isang hiwalay na maliit na butil ay imposible na kunin at palakihin. "Hindi namin maaaring gawin ang aming" lambak "walang hanggan malalim, dahil ito ay nangangailangan ng masyadong maraming enerhiya," ang mga may-akda ng pag-aaral isulat.
Laging magkaroon ng kamalayan sa mga pinakabagong siyentipikong pagtuklas sa larangan ng pisika at mataas na teknolohiya, mag-subscribe sa aming channel ng balita sa Telegram!
Bagong Mga Resulta para sa Agham
Ang limitasyon ng bilis na iminungkahi ni Mandelshtam at Tamm ay pangunahing. Gayunpaman, posible na makamit ito sa ilalim ng ilang mga pangyayari, lalo na sa mga sistema lamang na may dalawang posibleng mga estado ng kabuuan. Sa kaso ng isang pag-aaral, halimbawa, nangyari ito kapag ang punto ng pag-alis at patutunguhan ay napakalapit sa isa't isa. "Kung gayon ang mga alon ng bagay na atom ng ina sa parehong lugar ay superimposed sa bawat isa, at ang atom ay maaaring maihatid nang direkta sa patutunguhan sa isang pagkakataon, iyon ay, nang walang anumang intermediate stop. Mukhang teleportasyon sa serye na "Path ng Star," - sinabi ng mga may-akda ng pag-aaral ng publication phys.org.
Gayunpaman, ang sitwasyon ay nagbabago kapag ang distansya sa pagitan ng punto ng pag-alis at ang patutunguhan ay nagdaragdag sa ilang dosenang halaga ng alon ng bagay, tulad ng sa eksperimento ng mga mananaliksik mula sa University of Bonn. Sa ganitong distansya, imposible ang direktang teleportasyon. Sa halip na teleportasyon upang makamit ang isang patutunguhan, ang isang maliit na butil ay dapat pumasa sa isang bilang ng mga intermediate distansya: at narito na ang sitwasyon ng dalawang antas ay napupunta sa isang multi-level.
Basahin din: Maaari bang ipaliwanag ng isang mekaniko ng quantum ang pagkakaroon ng space-time?
Ang mga resulta ng pag-aaral ay nagpakita na ang mas mababang limitasyon ng bilis ay nalalapat sa mga naturang proseso kaysa sa mga siyentipiko ng Sobyet ay nakilala: ito ay tinutukoy hindi lamang sa kawalan ng katiyakan ng enerhiya, kundi pati na rin ang bilang ng mga intermediate na estado. Ang lahat ng nasa itaas ay nangangahulugan na ang isang bagong pag-aaral ay nagpapabuti sa teoretikal na pag-unawa sa mga kumplikadong proseso ng kabuuan at mga paghihigpit.
Atoms at quantum computer.
Ayon sa pisika, ang mga resulta na nakuha ay naaangkop sa larangan ng mga quantum computer. Lahat dahil ang eksperimento ay isinasagawa ay nakatuon sa paglipat ng isang atom, at ang mga prosesong ito ay nangyayari sa kabuuan ng computer. Kapag ang mga quantum bits ay ipinatupad ng mga atomo, dapat itong ilipat mula sa isang lugar ng processor papunta sa isa pa. Ito ay eksaktong proseso na kailangang gawin nang napakabilis, kung hindi man ay mawawala ang lahat ng kanyang koneksyon. Salamat sa limitasyon ng bilis ng kabuuan, posible na ngayong tumpak na mahulaan kung anong bilis ang posibleng teorya.
Para sa mga quantum computer, gayunpaman, ang mga resulta na nakuha ay hindi nangangahulugan ng limitasyon ng bilis ng computing. Ang katotohanan na ang isang quantum computer ay maaaring kalkulahin nang mabilis, lalo na nauugnay sa isang tagal na tulad, ngunit sa halip na ang bilang ng mga operasyon. Ang quantum computer upang magsagawa ng isang partikular na gawain ay nangangailangan ng mas kaunting mga operasyon kaysa sa karaniwang computer. Pagkalkula gamit ang isang quantum computer ay katulad ng paghahanap ng labirint nang hindi nangangailangan ng sunud-sunod na suriin ang lahat ng posibleng landas. Ito ay sa ito na ang acceleration ay: kailangan mo lamang magpadala ng isang quantum computer sa pamamagitan ng isang labirint isang beses isang beses, habang may isang klasikong computer na kailangan mo upang subukan ang isang napakalaking bilang ng mga pagpipilian isa-isa.
Ito ay magiging kawili-wili para sa iyo: Ang isang quantum computer ay nilikha sa Tsina, na nalutas ang pinakamahirap na gawain para sa 200 segundo
Ayon sa nangungunang may-akda ng pag-aaral ng Andrea Alberti, walang mga kahihinatnan sa ganitong kahulugan para sa lakas ng computing ng isang quantum computer. Ngunit ang limitasyon ng bilis ng kabuuan ay kawili-wili para sa isa pang dahilan - ang napansin na limitasyon ay nagpapakita na posible na magsagawa ng mas malaking bilang ng mga operasyon kaysa sa naunang naisip.