Nếu lý thuyết lượng tử là chính xác, sau đó từ các hạt lượng tử như nguyên tử, bạn có thể mong đợi một hành vi rất lạ. Nhưng bất chấp sự hỗn loạn, họ có thể dường như vật lý lượng tử, trong thế giới đáng kinh ngạc của các hạt nhỏ bé này có luật riêng. Gần đây, nhóm các nhà khoa học từ Đại học Bon đã tìm cách chứng minh rằng trong thế giới lượng tử - ở mức độ hoạt động lượng tử phức tạp - giới hạn tốc độ là hợp lệ. Các nguyên tử, là những hạt nhỏ không thể phân chia, trong một số ý nghĩa giống với bong bóng sâm banh trong một ly. Bạn có thể mô tả chúng như sóng vật chất, nhưng hành vi của chúng giống với một quả bóng bi-a và không phải chất lỏng. Mỗi người sẽ đến với ý tưởng rất nhanh để di chuyển nguyên tử từ nơi này đến nơi khác, nên hành động với kiến thức và kỹ năng như một người phục vụ có kinh nghiệm trên một bữa tiệc - không phải là một chiếc sâm banh từ một chục kính trên một khay, Labby giữa những cái bàn. Nhưng ngay cả trong trường hợp này, người thí nghiệm sẽ phải đối mặt với giới hạn tốc độ nhất định - một giới hạn để vượt quá đó là không thể. Các kết quả thu được trong nghiên cứu rất quan trọng đối với hoạt động của máy tính lượng tử và khu vực này, như một người đọc thân yêu có thể biết, đã tích cực phát triển trong những năm gần đây.
Giới hạn tốc độ về ví dụ về nguyên tử Caesium
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Đánh giá vật lý X, các nhà vật lý đã quản lý để thực hiện chứng minh sự tồn tại của giới hạn tốc độ trong các hoạt động lượng tử phức tạp. Trong quá trình làm việc, các nhà khoa học từ Đại học Bon, cũng như các nhà vật lý từ Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Trung tâm nghiên cứu Juliha, Đại học Hamburg, Coles và Padua, tìm ra nơi để hạn chế.
Đối với điều này, các tác giả của công việc khoa học đã lấy nguyên tử Caesium và đã gửi hai chùm tia laser hoàn hảo với nhau. Mục đích của nghiên cứu là để tối đa hóa việc cung cấp nguyên tử Caesium đến đúng nơi theo cách mà nguyên tử không "ngã" từ "Thung lũng" được chỉ định như một giọt rượu sâm banh từ kính. Sự chồng chất của vật lý như vậy được gọi là Inforforence, nó tạo ra một làn sóng ánh sáng đứng, nhắc nhở trình tự bất động ban đầu của "Núi" và "Dolin". Trong quá trình thí nghiệm vật lý, nguyên tử Caesium đã được nạp vào một trong những "thung lũng" này, và sau đó dẫn sóng ánh sáng đứng trong chuyển động, nơi thay thế vị trí "thung lũng".
Sóng điện từ đứng là một sự thay đổi định kỳ trong biên độ của điện trường và từ trường dọc theo hướng lan truyền do nhiễu nhiễu của sự cố và sóng phản xạ.
Thực tế là trong micromet có giới hạn tốc độ, được thể hiện theo lý thuyết hơn 60 năm trước bởi hai nhà vật lý Liên Xô Leonid Mandelstam và Igor Tamm. Họ đã chỉ ra rằng tốc độ tối đa trong các hoạt động lượng tử phụ thuộc vào sự không chắc chắn về năng lượng, nghĩa là cách "miễn phí" một hạt thao túng liên quan đến các trạng thái năng lượng có thể của nó: sự tự do năng lượng hơn, nó nhanh hơn. Ví dụ, trong trường hợp vận chuyển nguyên tử Caesium, sâu hơn "thung lũng", trong đó nguyên tử giảm, việc phân phát năng lượng của các trạng thái lượng tử trong "thung lũng", và cuối cùng là Atom có thể được di chuyển nhanh hơn.
Một cái gì đó tương tự có thể được nhìn thấy cẩn thận xem người phục vụ trong nhà hàng: Nếu nó lấp đầy một nửa kính (theo yêu cầu của khách), thì cơ hội làm giảm sâm banh, mặc dù tốc độ mà người phục vụ phân biệt đồ uống. Tuy nhiên, sự tự do năng lượng của một hạt riêng biệt là không thể lấy và phóng to. "Chúng tôi không thể làm cho" thung lũng "của chúng tôi sâu sắc sâu sắc, bởi vì nó đòi hỏi quá nhiều năng lượng," các tác giả của nghiên cứu viết.
Để luôn nhận thức được những khám phá khoa học mới nhất trong lĩnh vực vật lý và công nghệ cao, hãy đăng ký kênh tin tức của chúng tôi trong Telegram!
Kết quả mới cho khoa học
Giới hạn tốc độ được đề xuất bởi Mandelshtam và Tamm là cơ bản. Tuy nhiên, có thể đạt được nó trong một số trường hợp nhất định, cụ thể là trong các hệ thống chỉ với hai trạng thái lượng tử có thể. Trong trường hợp một nghiên cứu, ví dụ, nó đã xảy ra khi điểm khởi hành và điểm đến là cực kỳ gần nhau. Sau đó, những làn sóng của nguyên tử vật chất của người mẹ ở cả hai nơi đều được đặt chồng lên nhau và nguyên tử có thể được chuyển trực tiếp đến đích tại một thời điểm, nghĩa là mà không có bất kỳ điểm dừng trung gian nào. Có vẻ như dịch chuyển tức thời trong loạt "con đường sao", "- nói các tác giả của nghiên cứu của Phys.org đã nói.
Tuy nhiên, tình hình thay đổi khi khoảng cách giữa điểm khởi hành và điểm đến tăng lên vài chục giá trị sóng của vật chất, như trong thí nghiệm của các nhà nghiên cứu từ Đại học Bon. Ở khoảng cách như vậy, dịch chuyển trực tiếp là không thể. Thay vì dịch chuyển tức thời để đạt được một điểm đến, một hạt phải vượt qua một số khoảng cách trung gian: và nó ở đây là tình huống hai cấp độ đi vào đa cấp.
Đọc thêm: một cơ chế lượng tử có thể giải thích sự tồn tại của thời gian không gian?
Kết quả nghiên cứu cho thấy giới hạn tốc độ thấp hơn áp dụng cho các quy trình đó so với các nhà khoa học Liên Xô đã được xác định: nó được xác định không chỉ do sự không chắc chắn của năng lượng, mà còn là số lượng trạng thái trung gian. Tất cả những điều trên có nghĩa là một nghiên cứu mới cải thiện sự hiểu biết lý thuyết về các quy trình và hạn chế lượng tử phức tạp.
Atoms và máy tính lượng tử
Theo vật lý, kết quả thu được được áp dụng trong lĩnh vực máy tính lượng tử. Tất cả bởi vì thí nghiệm được thực hiện được dành cho việc chuyển một nguyên tử và các quy trình như vậy xảy ra trong máy tính lượng tử. Khi các bit lượng tử được thực hiện bởi các nguyên tử, chúng phải được chuyển từ khu vực xử lý này sang khu vực khác. Đây chính xác là quá trình cần được thực hiện rất nhanh, nếu không, tất cả sự kết nối của anh ta sẽ biến mất. Nhờ giới hạn tốc độ lượng tử, giờ đây có thể dự đoán chính xác tốc độ nào là lý thuyết có thể.
Tuy nhiên, đối với các máy tính lượng tử, kết quả thu được không có nghĩa là giới hạn của tốc độ tính toán. Việc một máy tính lượng tử có thể tính toán nhanh như vậy, chủ yếu liên quan đến thời gian như vậy, nhưng thay vào đó với số lượng hoạt động. Máy tính lượng tử để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể đòi hỏi nhiều hoạt động ít hơn nhiều so với máy tính thông thường. Tính toán bằng máy tính lượng tử tương tự như tìm ra mê cung mà không cần phải kiểm tra tuần tự tất cả các đường dẫn có thể. Chính trong việc này là sự gia tốc là: Bạn chỉ cần gửi một máy tính lượng tử thông qua một mê cung một lần, trong khi với một máy tính cổ điển, bạn cần thử một số lượng tùy chọn rất lớn từng cái một.
Sẽ rất thú vị đối với bạn: một máy tính lượng tử đã được tạo ở Trung Quốc, giải quyết nhiệm vụ khó khăn nhất trong 200 giây
Theo tác giả hàng đầu của nghiên cứu của Andrea Alberti, không có hậu quả theo nghĩa này đối với sức mạnh tính toán của máy tính lượng tử. Nhưng giới hạn tốc độ lượng tử là thú vị cho một lý do khác - giới hạn được phát hiện cho thấy rằng có thể thực hiện một số lượng lớn hơn đáng kể so với suy nghĩ trước đây.