본 대학교의 전문가들은 간단한 예를 들어 새로운 실험의 원리를 설명했습니다. 당신이 가정
약간의 트릭이 그를 도와줍니다.웨이터가 발걸음을 재촉하는 동안 샴페인이 잔에서 쏟아지지 않도록 쟁반을 약간 기울입니다. 테이블에 반쯤 가서 반대 방향으로 기울이고 속도를 줄입니다. 완전히 멈출 때만 다시 똑바로 세워집니다.
원자는 샴페인과 다소 비슷합니다.그것들은 당구공처럼 행동하지 않고 액체처럼 행동하는 물질의 파동으로 설명될 수 있습니다. 따라서 가능한 한 빨리 원자를 한 곳에서 다른 곳으로 옮기고자 하는 사람은 새해 전야의 웨이터처럼 능숙해야 합니다. 본 대학의 응용 물리학 연구소에서 연구를 주도한 안드레아 알베르티 박사는 "그렇더라도 속도 제한이 있습니다."라고 설명합니다.
그들의 연구에서 과학자들은 실험적으로이 한도가 정확히 어디인지 알아냈습니다. 그들은 세슘 원자를 샴페인 대체품으로 사용했고 두 개의 레이저 빔이 완벽하게 중첩되었지만 서로 반대 방향으로 향했습니다. 물리학자들이 간섭이라고 부르는 이 중첩은 일련의 '산'과 유사한 빛의 정재파를 생성합니다. 그리고 처음에는 움직이지 않는 '계곡'. Alberti는 “우리는 이 계곡 중 하나에 원자를 탑재한 다음 정상파를 움직이게 했습니다. 이로 인해 계곡 자체의 위치가 바뀌었습니다.”라고 Alberti는 설명합니다. "우리의 목표는 원자를 '계곡' 밖으로 튀기지 않고 가능한 한 가장 짧은 시간에 올바른 장소로 전달하는 것이 었습니다."
소우주에는 한계가 있다는 것속도는 60여년 전 두 명의 소련 물리학자 레오니드 만델스탐(Leonid Mandelstam)과 이고르 탐(Igor Tamm)에 의해 이론적으로 입증되었습니다. 그들은 양자 과정의 최대 속도가 에너지 불확실성에 달려 있다는 것을 보여주었습니다. 본질적으로 이는 가능한 에너지 상태와 관련하여 제어된 입자가 얼마나 "자유로운"지에 따라 달라집니다. 즉, 에너지 자유도가 높을수록 속도가 빨라집니다. 예를 들어 원자 이동의 경우 세슘 원자가 갇혀 있는 '계곡'이 깊을수록 그 계곡에서 양자 상태의 에너지 확산이 더 커지고 궁극적으로 더 빠르게 이동할 수 있습니다. 웨이터의 예에서도 비슷한 것을 볼 수 있습니다. 잔을 반만 채우면 속도를 높이거나 낮출 때 샴페인을 쏟을 가능성이 줄어듭니다. 그러나 입자의 에너지 자유도는 임의로 증가시킬 수 없습니다. “우리는 우리의 '계곡'을 만들 수 없습니다. 무한히 깊어지면 에너지가 너무 많이 소모됩니다.”라고 Alberti는 강조합니다.
만델스탐과 탐의 제한 속도 -근본적인 한계. 그러나 이것은 특정 상황, 즉 두 개의 양자 상태만 있는 시스템에서만 달성할 수 있습니다. "예를 들어, 우리의 경우 출발지와 목적지가 서로 매우 가까울 때 발생합니다."라고 여성 물리학자는 설명합니다. "그러면 두 위치에 있는 원자의 물질파가 겹치고 원자는 중간 정지 없이 한 번에 목적지까지 직접 전달할 수 있습니다."
그러나 거리가 멀어지면 상황이 바뀝니다.본 실험에서와 같이 물질의 파동 폭 값이 수십으로 증가합니다. 이 거리에서는 직접 순간이동이 불가능합니다. 대신 입자는 최종 목적지에 도달하기 위해 여러 중간 상태를 거쳐야 합니다. 2-레벨 시스템은 다중-레벨이 됩니다. 이 연구는 두 명의 소련 물리학자가 예측한 것보다 더 낮은 속도 제한이 그러한 과정에 적용된다는 것을 보여줍니다. 요점은 에너지의 불확실성뿐만 아니라 중간 상태의 수에 의해 결정된다는 것입니다. 따라서 새로운 작업은 복잡한 양자 프로세스와 그 한계에 대한 이론적 이해를 향상시킵니다.
물리학자들의 결론은 무엇보다도 중요합니다.양자 컴퓨팅. 양자 컴퓨터로 가능한 계산은 주로 다단계 시스템의 조작을 기반으로 합니다. 그러나 양자 상태는 매우 취약합니다. 그것들은 일관성의 시간이라는 짧은 기간 동안만 지속됩니다. 새로운 연구는 과학자들이 일관성 시간 동안 수행할 수 있는 최대 작업 수를 보여줍니다. 이를 통해 최적으로 사용할 수 있습니다.
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