Fiziķi tikko sasnieguši jaunu ātruma ierobežojumu kvantu informācijas pārvietošanai

(teekid/Getty Images)

Zinātniskais progress virzienā uz akvantu skaitļošananākotne līdz šim ir saistīta ar daudzām lietāmdažādi izrāvienidaudzās dažādās (bet saistītās) jomās, un tagad ir jāziņo par jaunu: izšķiroša kvantu ātruma ierobežojuma atklāšanu.

Šis jaunākais pētījums sniedz atbildi uz fundamentālu jautājumu – cik ātrs var būt kvantu process? Tā ir noderīga informācija, kas jāzina, ja vēlaties izveidot a tikpat daudz kā dators vai kvantu tīkls, jo tas stāsta par dažiem sistēmai raksturīgajiem ierobežojumiem.

Par laimi tiem no mums, kas nav kvantu fiziķi, jaunā pētījuma komanda ir sniegusi vieglāk saprotamu analoģiju, kas ietver prasmīgu viesmīli, kas steidzas apkārt ar dzērienu paplāti. Cik ātri viesmīlis var izdalīt visus dzērienus, neizlejot šķidrumu?



Atbilde, izrādās, ir atsevišķos punktos uzmanīgi paātrināt un palēnināt, nepieciešamības gadījumā noliekot šķidruma glāzes, lai izvairītos no izšļakstīšanās – tikai šeit zinātnieki šampanieša vietā izmantoja atdzesētus cēzija atomus un optisko slazdu, ko radīja divi lāzera stari kā 'dzērienu paplāte'.

Tāds lamatas - pazīstams kā optiskais režģis - veidojas, kad divi lāzera stari ir precīzi vērsti viens pret otru (fiziķi to sauc par pretizplatīšanu), kā rezultātā rodas precīzi definēti traucējumi, kas ir veidoti kā virsotņu un ieleju kopums.

Transportēšanai atomi tika ievietoti šajās ielejās, un divdimensiju režģis tika iekustināts, atšķirībā no konveijera lentes. Pētījuma mērķis bija noskaidrot, cik ātri šo iestatījumu varētu pārvietot, netraucējot atomiem.

'Mēs ievietojām atomu vienā no šīm ielejām un pēc tam iedarbinājām stāvviļņu — tas izmainīja pašas ielejas stāvokli.' saka fiziķis Andrea Alberti , no Bonnas universitātes Vācijā.

'Mūsu mērķis bija pēc iespējas īsākā laikā nogādāt atomu mērķa vietā, lai tas, tā sakot, neizplūstu no ielejas.'

Iestatījums attiecas uz fiziskajiem ierobežojumiem kvantu informācijas iegūšanai no vienas vietas uz otru, pilnībā neskartu. Pārvietojot to pēc iespējas ātrāk, tiek nodrošināta aizsardzība pret ārējiem traucējumiem, taču ejiet pārāk ātri, un galvenie datu fragmenti var pazust (citiem vārdiem sakot, uz grīdas ir šampanietis).

Zinātnieki atklāja, ka bija nepieciešami rūpīgi kalibrēti paātrinājumi un palēninājumi, lai sasniegtu optimālo kopējo ātruma ierobežojumu kvantu datu pārsūtīšanai, nevis pieturēties pie nemainīga ātruma.

Šī ir pirmā reize, kad šādā veidā tiek mērīti sarežģītāki pārsūtījumi, kur sistēmām brauciena laikā jāpārvietojas pa vairākiem kvantu stāvokļiem. Kvantu ātruma ierobežojumi vienkāršākiem stāvokļiem ir jau izveidota .

Mandelštama-Tamma ierobežojums vienkāršākiem stāvokļiem, kas nosaukts to fiziķu vārdā, kuri to atklāja, šeit neattiecas. Tomēr tas deva pētniekiem sākumpunktu: ideja, ka enerģijas nenoteiktība (cik 'brīvām' daļiņām jāpārvietojas starp enerģijas stāvokļiem) ir izšķiroša, lai nodrošinātu maksimālo pārneses ātrumu.

Sarežģītākos scenārijos lielākos attālumos enerģijas nenoteiktība spēlē daļu no starpposma stāvokļu skaita, kuriem daļiņām ir jāiziet, lai veiksmīgi sasniegtu galamērķi bez traucējumiem. Galu galā sarežģītākām kvantu sistēmām ir zemāks ātruma ierobežojums.

Tagad, kad mēs zinām ātrāko ātrumu, ar kādu atomus var pārvietot no vienas vietas uz otru, nezaudējot sākotnējo stāvokli – 17 milimetri sekundē 0,5 mikrometru attālumā šajā pētījumā – mēs zinām, cik ātri mēs varētu virzīt līdzīgus pārnesumus. kvantu datorsistēmās.

Viena no galvenajām kvantu stāvokļu problēmām ir to trauslums vai īsais koherences laiks – cik ilgi tie var palikt stabili. Šis jaunais pētījums liek mums tuvāk saprast, kā mēs varam maksimāli izmantot šo laiku.

'Mūsu pētījums atklāj maksimālo darbību skaitu, ko varam veikt saskaņotības laikā,' saka Alberti . 'Tas ļauj to optimāli izmantot.'

Pētījums ir publicēts Fiziskā apskate X .

Populārākas Kategorijas: Cilvēkiem , Telpa , Dabu , Veselība , Fizika , Vidi , Neklasificēts , Tech , Sabiedrību , Daba ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.