Kuantum teorisi doğruysa, o zaman bu tür kuantum parçacıklarından atom olarak, çok garip bir davranış bekleyebilirsiniz. Ancak kaoslara rağmen, kuantum fiziği görünebilir, bu muhteşem küçük parçacıkların dünyasında kendi yasaları var. Son zamanlarda, Bonn Üniversitesi'nden bilim adamları ekibi, kuantum dünyasında - karmaşık kuantum operasyonları seviyesinde - hız sınırı geçerli olduğunu kanıtlamayı başardı. Atomlar, küçük bölünmez parçacıklar olmak, bir anlamda bir camda şampanya kabarcıklarını andırıyor. Onları madde dalgaları olarak tanımlayabilirsiniz, ancak davranışları daha çok bir bilardo topu ve sıvı değil. Atomu bir yerden diğerine hareket ettirmek için çok hızlı bir şekilde aklına gelecek olan her bire, bir bankette deneyimli bir garson olarak bilgi ve beceri ile hareket etmelidir - bir tepsi üzerindeki bir düzine gözlükteki şampanyanın bir sürtünmesi değil, masalar. Ancak bu durumda bile, deneyci belirli bir hız sınırı ile karşı karşıya kalacak - aşılması imkansız olan bir sınır. Araştırmada elde edilen sonuçlar, kuantum bilgisayarların çalışması için önemlidir ve bu alan, sevgili bir okuyucunun muhtemelen bildiği gibi, son yıllarda aktif olarak gelişti.
Sezyum Atomu Örneğinde Hız Sınırı
Dergi Fiziksel İnceleme X'te yayınlanan çalışmada, fizikçiler karmaşık kuantum işlemlerinde bir hız sınırının varlığını deneysel olarak kanıtlamayı başardı. Çalışma sırasında Bonn Üniversitesi'nden bilim adamları ve ayrıca Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), Juliha Araştırma Merkezi, Hamburg Üniversiteleri, Köln ve Padua'nın fizikçilerinin yanı sıra, nerede sınırlandırılacağını öğrendi.
Bunun için, bilimsel çalışmanın yazarları sezyum atomunu aldı ve birbirlerine karşı birbirlerine mükemmel bir iki lazer ışını gönderdi. Çalışmanın amacı, sezyum atomunun teslim edilmesini, atomun camdan bir damla şampanya olarak belirtilen "vadi" olarak "düşmemesi" için doğru yere en üst düzeye çıkarmaktı. Bu tür fiziğin bir süperpozisyonu dengelemek denir, başlangıçta taşınmaz "Dağlar" ve "Dolin" dizisini hatırlatan duran bir ışık dalgası yaratır. Fizik denemesi sırasında, sezyum atomu bu "vadilerden" birine yüklendi ve ardından "vadiyi" konumunu yerinden eden hareket halinde duran ışık dalgasını yönetti.
Ayakta elektromanyetik dalga, elektrik ve manyetik alanların genliğinde, olayın girişiminin neden olduğu ve dalgaların yansıtılmasından kaynaklanan yayılma yönü boyunca periyodik bir değişikliktir.
Mikrometrede bir hız sınırı olduğu gerçeği, iki Sovyet fizikçi Leonid Mandelstam ve Igor TAMM tarafından 60 yıl önce teorik olarak gösterildi. Kuantum operasyonlarındaki maksimum hızın enerji belirsizliğine bağlı olduğunu, yani olası enerji durumlarına göre manipüle edilmiş bir parçacık olduğuna bağlı olduğunu gösterdiler: daha fazla enerji özgürlüğü, daha hızlıdır. Örneğin, sezyum atomunun taşınması durumunda, atomun düştüğü "vadi" ne kadar derin, kuantum durumlarının enerjisini "vadi" nin enerjisini ve nihayetinde daha hızlı atomun taşınabileceği daha fazla dağıtılır.
Benzer bir şey, restorandaki garsonu dikkatlice izliyor: eğer gözlükleri (misafirin talebi üzerine) doldurursa, garsonun içkiyi ayırt ettiği hıza rağmen şampanya düşme şansı düşer. Bununla birlikte, ayrı bir parçacıkların enerji özgürlüğü almak ve büyütmek imkansızdır. "Vadi" vadi "sonsuz derin, çünkü çalışmanın yazarları" çok fazla enerji gerektiriyor.
Fizik ve yüksek teknolojiler alanındaki en son bilimsel keşiflerin farkında olmak için, telgraftaki haber kanalımıza abone olun!
Bilim için yeni sonuçlar
Mandelshtam ve TAMM tarafından önerilen hız sınırı esastır. Bununla birlikte, belirli durumlarda, yani sadece iki olası kuantum eyaletiyle sistemlerde elde etmek mümkündür. Bir çalışma durumunda, örneğin, ayrılış ve varış noktası birbirine son derece yakın olduğunda gerçekleşti. "Ardından, her iki yerde de annenin madde atomunun dalgaları birbirine bindirilir ve atom herhangi bir anda herhangi bir ara durak olmadan doğrudan hedefe teslim edilebilir. "Yıldız Yolu" dizisindeki ışınlamaya benziyor - çalışmanın yazarlarını yayınlar.
Yine de, durum, kalkış noktası ile hedef arasındaki mesafe, Bonn Üniversitesi'nden yapılan araştırmacıların denemesinde olduğu gibi, maddenin birkaç düzine dalga değerine artar. Bu mesafelerde, doğrudan ışınlama imkansızdır. Bir varış yeri elde etmek için ışınlanma yerine, bir parçacık, bir dizi ara mesafeyi geçmelidir: ve iki seviyeli durumun çok seviyeli bir şekilde girmesi gerektiğidir.
Ayrıca oku: Kuantum tamircisi uzay-zamanın varlığını açıklayabilir mi?
Çalışmanın sonuçları, düşük hız limitinin, Sovyet bilim adamlarından daha düşük süreçlere uygulandığını göstermiştir: sadece enerji belirsizliği ile değil, aynı zamanda ara devletlerin sayısını da belirlemiştir. Yukarıdakilerin tümü, yeni bir çalışmanın karmaşık kuantum işlemlerinin ve kısıtlamaların teorik anlayışını arttırdığı anlamına gelir.
Atomlar ve Kuantum Bilgisayarları
Fiziğe göre, elde edilen sonuçlar kuantum bilgisayarlar alanında uygulanabilir. Tüm çünkü yapılan deney bir atomun transferine ayrıldığından ve bu tür işlemler kuantum bilgisayarda gerçekleşir. Kuantum bitleri atomlar tarafından uygulandığında, bir işlemci alanından diğerine aktarılmalıdır. Bu tam olarak çok hızlı bir şekilde yapılması gereken süreçtir, aksi takdirde tüm bağlılığı kaybolur. Kuantum hız sınırı sayesinde, şimdi hangi hızın teorik olarak mümkün olduğunu doğru bir şekilde tahmin etmek mümkündür.
Bununla birlikte, kuantum bilgisayarlar için, elde edilen sonuçlar, bilgi işlem hızının sınırı anlamına gelmez. Kuantum bilgisayarın bu kadar hızlı bir şekilde hesaplayabileceği gerçeği, öncelikle bu şekilde bir süre ile ilişkili, ancak işlem sayısı ile. Belirli bir görevi gerçekleştirmek için kuantum bilgisayar, normal bilgisayardan çok daha az işlem gerektirir. Kuantum bir bilgisayar kullanılarak hesaplama, tüm olası yolları sırayla kontrol etmeye gerek kalmadan labirenti bulmak için benzerdir. Bu, ivmenin şudur: sadece bir kuantum bilgisayarı bir kez bir kuantum bilgisayarı bir kez bir kez göndermeniz gerekirken, klasik bir bilgisayarla bir tek tek seçenek denemeniz gerekir.
Sizin için ilginç olacaktır: 200 saniye boyunca en zor görevi çözen Çin'de bir kuantum bilgisayar oluşturuldu.
Andrea Alberti'nin çalışmasının önde gelen yazarına göre, bu anlamda bir kuantum bilgisayarın hesaplama gücü için sonuçlar yoktur. Ancak kuantum hız sınırı, başka bir sebep için ilginçtir - tespit edilen limit, daha önce düşünülenden çok daha fazla sayıda işlem yapmanın mümkün olduğunu göstermektedir.