Experții de la Universitatea din Bonn au explicat principiul noului experiment folosind un exemplu simplu. Să presupunem că tu
Un mic truc îl ajută în acest sens:în timp ce chelnerul grăbește pașii, înclină ușor tava, astfel încât șampania să nu se scurgă din pahare. La jumătatea drumului spre masă, îl înclină în direcția opusă și încetinește. Doar atunci când se oprește complet, îl ține din nou în poziție verticală.
Atomii seamănă oarecum cu șampania.Ele pot fi descrise ca valuri de materie care nu se comportă ca o bilă de biliard, ci ca un lichid. Deci, oricine dorește să mute atomii dintr-un loc în altul cât mai repede posibil trebuie să fie la fel de iscusit ca un chelner în ajunul Anului Nou. „Și chiar și așa, există o limită de viteză”, explică dr. Andrea Alberti, care a condus studiul la Institutul de Fizică Aplicată de la Universitatea din Bonn.
În studiul lor, oamenii de știință au făcut experimentea aflat exact unde se află această limită. Au folosit un atom de cesiu ca înlocuitor de șampanie și două fascicule laser suprapuse perfect, dar îndreptate unul împotriva celuilalt. Această suprapunere, pe care fizicienii o numesc interferență, creează o undă staționară de lumină: asemănătoare cu o secvență de „munti”; și «văi», care inițial nu se mișcă. „Am încărcat un atom într-una dintre aceste văi și apoi am pus în mișcare o undă staționară - acest lucru a schimbat poziția văii în sine”, explică Alberti. „Scopul nostru a fost să livrăm atomul la locul potrivit în cel mai scurt timp posibil, fără a-l stropi din „vale”.
Că există o limitare în microcosmosviteza, a fost demonstrată teoretic de doi fizicieni sovietici, Leonid Mandelstam și Igor Tamm, în urmă cu mai bine de 60 de ani. Ei au arătat că viteza maximă a unui proces cuantic depinde de incertitudinea energetică. În esență, depinde cât de „liberă” este particula controlată în raport cu posibilele ei stări de energie: cu cât are mai multă libertate energetică, cu atât este mai rapidă. În cazul transferului de atom, de exemplu, cu cât „valea” este mai adâncă în care un atom de cesiu este prins, cu atât este mai mare răspândirea energiilor stărilor cuantice în vale și, în cele din urmă, cu atât poate fi transferat mai repede. Ceva asemanator se vede in exemplul unui chelner: daca umple pahare doar pe jumatate, este mai putin probabil sa varsa sampanie atunci cand accelereaza si incetineste. Cu toate acestea, libertatea energetică a unei particule nu poate fi mărită în mod arbitrar. „Nu putem să ne facem „valea” infinit de adânc – asta ar necesita prea multă energie”, subliniază Alberti.
Limita de viteză a lui Mandelstam și Tamm -limitare fundamentală. Cu toate acestea, acest lucru poate fi realizat numai în anumite circumstanțe, și anume, în sistemele cu doar două stări cuantice. „În cazul nostru, de exemplu, acest lucru se întâmplă atunci când originea și destinația sunt foarte apropiate una de alta”, explică femeia fizician. „Apoi undele materiale ale atomului din ambele locuri se suprapun, iar atomul poate fi livrat direct la destinație dintr-o singură dată, adică fără opriri intermediare”.
Cu toate acestea, situația se schimbă atunci când distanțacrește la câteva zeci de valori ale lățimii valului de materie, ca în experimentul de la Bonn. Teleportarea directă este imposibilă la aceste distanțe. În schimb, particula trebuie să treacă prin mai multe stări intermediare pentru a ajunge la destinația sa finală: sistemul cu două niveluri devine multi-nivel. Studiul arată că o astfel de proces se aplică o limită de viteză mai mică decât au prezis doi fizicieni sovietici. Ideea este că este determinată nu numai de incertitudinea energiei, ci și de numărul de stări intermediare. Astfel, noua lucrare îmbunătățește înțelegerea teoretică a proceselor cuantice complexe și limitările acestora.
Concluziile fizicienilor sunt importante, nu în ultimul rândcalcul cuantic. Calculele posibile cu computerele cuantice se bazează în principal pe manipularea sistemelor pe mai multe niveluri. Cu toate acestea, stările cuantice sunt foarte fragile. Ele durează doar o perioadă scurtă de timp - timpul coerenței. Noul studiu relevă numărul maxim de operațiuni pe care oamenii de știință le pot efectua în timpul coerenței. Acest lucru permite utilizarea sa optimă.
Citește și
A fost creată prima hartă exactă a lumii. Ce este în neregulă cu toți ceilalți?
Oamenii de știință au înregistrat pentru prima dată cum se formează planetele în jurul stelelor cu masă mică
A fost descoperit un medicament anti-îmbătrânire care îndepărtează celulele senescente