Οι ειδικοί από το Πανεπιστήμιο της Βόννης εξήγησαν την αρχή του νέου πειράματος χρησιμοποιώντας ένα απλό παράδειγμα. Ας υποθέσουμε ότι εσείς
Ένα μικρό κόλπο τον βοηθά σε αυτό:ενώ ο σερβιτόρος επιταχύνει τα σκαλοπάτια του, γέρνει λίγο το δίσκο έτσι ώστε η σαμπάνια να μην χύνεται από τα ποτήρια. Στα μισά του τραπεζιού, το γέρνει προς την αντίθετη κατεύθυνση και επιβραδύνεται. Μόνο όταν τελειώσει τελείως, το κρατάει ξανά σε όρθια θέση.
Τα άτομα μοιάζουν κάπως με σαμπάνια.Μπορούν να περιγραφούν ως κύματα ύλης που δεν συμπεριφέρονται σαν μπάλα μπιλιάρδου, αλλά σαν υγρό. Έτσι, όποιος θέλει να μετακινήσει άτομα από το ένα μέρος στο άλλο το συντομότερο δυνατό πρέπει να είναι τόσο επιδέξιος όσο ένας σερβιτόρος την παραμονή της Πρωτοχρονιάς. «Και παρόλα αυτά, υπάρχει ένα όριο ταχύτητας», εξηγεί η Δρ. Andrea Alberti, η οποία ηγήθηκε της μελέτης στο Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Βόννης.
Στη μελέτη τους, οι επιστήμονες πειραματικάβρήκε ακριβώς πού είναι αυτό το όριο. Χρησιμοποίησαν ένα άτομο καισίου ως υποκατάστατο της σαμπάνιας και δύο ακτίνες λέιζερ τέλεια τοποθετημένες αλλά κατευθυνόμενες η μία εναντίον της άλλης. Αυτή η υπέρθεση, την οποία οι φυσικοί αποκαλούν παρεμβολή, δημιουργεί ένα στάσιμο κύμα φωτός: παρόμοιο με μια ακολουθία «βουνών» και «κοιλάδες», που αρχικά δεν κινούνται. «Φορτώσαμε ένα άτομο σε μια από αυτές τις κοιλάδες και μετά βάλαμε ένα στάσιμο κύμα σε κίνηση - αυτό άλλαξε τη θέση της ίδιας της κοιλάδας», εξηγεί ο Alberti. «Στόχος μας ήταν να παραδώσουμε το άτομο στο σωστό μέρος το συντομότερο δυνατό χρόνο, χωρίς να το εκτοξεύσουμε έξω από την «κοιλάδα»».
Ότι υπάρχει περιορισμός στον μικρόκοσμοταχύτητα, αποδείχθηκε θεωρητικά από δύο Σοβιετικούς φυσικούς, τον Leonid Mandelstam και τον Igor Tamm, πριν από περισσότερα από 60 χρόνια. Έδειξαν ότι η μέγιστη ταχύτητα μιας κβαντικής διαδικασίας εξαρτάται από την ενεργειακή αβεβαιότητα. Ουσιαστικά, εξαρτάται από το πόσο «ελεύθερο» είναι το ελεγχόμενο σωματίδιο σε σχέση με τις πιθανές ενεργειακές του καταστάσεις: όσο περισσότερη ενεργειακή ελευθερία έχει, τόσο πιο γρήγορο είναι. Στην περίπτωση της μεταφοράς ατόμων, για παράδειγμα, όσο πιο βαθιά είναι η «κοιλάδα» στην οποία είναι παγιδευμένο ένα άτομο καισίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η εξάπλωση των ενεργειών των κβαντικών καταστάσεων στην κοιλάδα και, τελικά, τόσο πιο γρήγορα μπορεί να μεταφερθεί. Κάτι παρόμοιο μπορεί να φανεί στο παράδειγμα ενός σερβιτόρου: αν γεμίσει ποτήρια μόνο μέχρι τη μέση, είναι λιγότερο πιθανό να χυθεί σαμπάνια όταν ανεβάζει ταχύτητα και επιβραδύνει. Ωστόσο, η ενεργειακή ελευθερία ενός σωματιδίου δεν μπορεί να αυξηθεί αυθαίρετα. «Δεν μπορούμε να φτιάξουμε την «κοιλάδα» μας. απείρως βαθιά - αυτό θα έπαιρνε πάρα πολύ ενέργεια», τονίζει ο Alberti.
Το όριο ταχύτητας των Mandelstam και Tamm -θεμελιώδης περιορισμός. Ωστόσο, αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο υπό ορισμένες συνθήκες, δηλαδή, σε συστήματα με δύο μόνο κβαντικές καταστάσεις. «Στην περίπτωσή μας, για παράδειγμα, αυτό συμβαίνει όταν η προέλευση και ο προορισμός είναι πολύ κοντά ο ένας στον άλλο», εξηγεί η γυναίκα φυσική. "Στη συνέχεια, τα υλικά κύματα του ατόμου και στα δύο μέρη αλληλεπικαλύπτονται και το άτομο μπορεί να παραδοθεί απευθείας στον προορισμό του με μία κίνηση, δηλαδή χωρίς ενδιάμεσες στάσεις."
Ωστόσο, η κατάσταση αλλάζει όταν η απόστασηαυξάνεται σε αρκετές δεκάδες τιμές του πλάτους του κύματος της ύλης, όπως στο πείραμα της Βόννης. Η άμεση τηλεμεταφορά είναι αδύνατη σε αυτές τις αποστάσεις. Αντ 'αυτού, το σωματίδιο πρέπει να περάσει από διάφορες ενδιάμεσες καταστάσεις για να φτάσει στον τελικό του προορισμό: το σύστημα δύο επιπέδων γίνεται πολυεπίπεδο. Η μελέτη δείχνει ότι ένα χαμηλότερο όριο ταχύτητας ισχύει για τέτοιες διαδικασίες από ό, τι προβλέπουν δύο σοβιετικοί φυσικοί. Το θέμα είναι ότι καθορίζεται όχι μόνο από την αβεβαιότητα της ενέργειας, αλλά και από τον αριθμό των ενδιάμεσων καταστάσεων. Έτσι, το νέο έργο βελτιώνει τη θεωρητική κατανόηση των πολύπλοκων κβαντικών διαδικασιών και των περιορισμών τους.
Τα συμπεράσματα των φυσικών είναι ιδιαίτερα σημαντικά γιακβαντικός υπολογισμός. Οι υπολογισμοί που είναι δυνατοί με τους κβαντικούς υπολογιστές βασίζονται κυρίως στη χειραγώγηση πολυεπίπεδων συστημάτων. Ωστόσο, οι κβαντικές καταστάσεις είναι πολύ εύθραυστες. Διαρκούν μόνο για ένα μικρό χρονικό διάστημα - την ώρα της συνοχής. Η νέα μελέτη αποκαλύπτει τον μέγιστο αριθμό εργασιών που μπορούν να εκτελέσουν οι επιστήμονες κατά τη διάρκεια του χρόνου συνέπειας. Αυτό επιτρέπει τη βέλτιστη χρήση.
Διαβάστε επίσης
Δημιουργήθηκε ο πρώτος ακριβής χάρτης του κόσμου. Τι συμβαίνει με όλους τους άλλους;
Οι επιστήμονες έχουν καταγράψει για πρώτη φορά πώς σχηματίζονται πλανήτες γύρω από αστέρια χαμηλής μάζας
Ανακαλύφθηκε ένα αντιγηραντικό φάρμακο που αφαιρεί τα γηρασμένα κύτταρα