Stručnjaci sa Sveučilišta u Bonnu objasnili su princip novog eksperimenta na jednostavnom primjeru. Pretpostavimo da ti
U tome mu pomaže mali trik:dok konobar ubrzava korake, lagano naginje pladanj kako šampanjac ne bi sipao iz čaša. Na pola puta do stola naginje ga u suprotnom smjeru i usporava. Tek kad se potpuno zaustavi, drži ga uspravno.
Atomi su pomalo poput šampanjca.Mogu se opisati kao valovi materije koji se ne ponašaju poput bilijarske kugle, već poput tekućine. Dakle, onaj tko želi što brže premjestiti atome s jednog mjesta na drugo, mora biti vješt kao konobar u novogodišnjoj noći. "I pored toga, postoji ograničenje brzine", objašnjava dr. Andrea Alberti, koji je vodio studiju na Institutu za primijenjenu fiziku Sveučilišta u Bonnu.
U svojoj studiji znanstvenici eksperimentalnootkrili gdje je točno ta granica. Koristili su atom cezija kao zamjenu za šampanjac i dvije laserske zrake savršeno postavljene, ali usmjerene jedna protiv druge. Ova superpozicija, koju fizičari nazivaju interferencijom, stvara stojni val svjetlosti: slično nizu «planina» i «doline», koje se u početku ne miču. “Ubacili smo atom u jednu od ovih dolina, a zatim pokrenuli stojni val - to je promijenilo položaj same doline,” objašnjava Alberti. “Naš cilj je bio dostaviti atom na pravo mjesto u najkraćem mogućem vremenu, a da ga ne rasprsne iz «doline».”
Da postoji ograničenje u mikrokozmosubrzinu, teorijski su demonstrirala dva sovjetska fizičara, Leonid Mandelstam i Igor Tamm, prije više od 60 godina. Pokazali su da maksimalna brzina kvantnog procesa ovisi o energetskoj nesigurnosti. U biti, to ovisi o tome koliko je kontrolirana čestica “slobodna” u odnosu na svoja moguća energetska stanja: što je više energetske slobode, to je brža. U slučaju prijenosa atoma, primjerice, što je dublja “dolina” u kojoj je atom cezija zarobljen, to je veće širenje energija kvantnih stanja u dolini i, u konačnici, to se brže može prenijeti. Nešto slično možemo vidjeti i na primjeru konobara: ako napuni čaše samo do pola, manja je vjerojatnost da će proliti šampanjac kad ubrzava i usporava. Međutim, energetska sloboda čestice ne može se proizvoljno povećati. “Ne možemo našu «dolinu» beskonačno duboko – to bi oduzelo previše energije,” naglašava Alberti.
Ograničenje brzine Mandelstama i Tamma -temeljno ograničenje. Međutim, to se može postići samo pod određenim okolnostima, naime u sustavima sa samo dva kvantna stanja. "U našem se slučaju, na primjer, to događa kada su podrijetlo i odredište vrlo blizu jedno drugom", objašnjava žena fizičarka. "Tada se materijalni valovi atoma na oba mjesta preklapaju i atom se u jednom potezu može isporučiti izravno do odredišta, to jest bez ikakvih među zaustavljanja."
Međutim, situacija se mijenja kada udaljenostpovećava se na nekoliko desetaka vrijednosti širine vala materije, kao u bonnskom eksperimentu. Izravna je teleportacija nemoguća na tim udaljenostima. Umjesto toga, čestica mora proći kroz nekoliko srednjih stanja da bi dosegla svoje konačno odredište: dvorazinski sustav postaje višerazinski. Studija pokazuje da se za takve procese primjenjuje niža granica brzine nego što su predviđala dvojica sovjetskih fizičara. Poanta je u tome što je ona određena ne samo nesigurnošću energije, već i brojem međusrednjih stanja. Dakle, novi rad poboljšava teorijsko razumijevanje složenih kvantnih procesa i njihovih ograničenja.
Zaključci fizičara važni su ne samo zbogkvantno računanje. Proračuni koji su mogući s kvantnim računalima uglavnom se temelje na manipulaciji višerazinskim sustavima. Međutim, kvantna stanja su vrlo krhka. Traju samo kratko vrijeme - vrijeme usklađenosti. Nova studija otkriva maksimalan broj operacija koje znanstvenici mogu obaviti tijekom vremena dosljednosti. To mu omogućuje optimalnu upotrebu.
Pročitajte i
Stvorena je prva točna karta svijeta. Što nije u redu sa svima ostalima?
Znanstvenici su prvi put zabilježili kako se planeti stvaraju oko zvijezda male mase
Otkriven je lijek protiv starenja koji uklanja zastarjele stanice