Odborníci z univerzity v Bonne vysvetlili princíp nového experimentu na jednoduchom príklade. Predpokladajme, že vy
V tomto mu pomáha malý trik:zatiaľ čo čašník zrýchľuje kroky, mierne nakloní tácku, aby sa šampanské nevylialo z pohárov. V polovici stola ho nakloní do protismeru a spomalí. Iba pri úplnom zastavení ho opäť drží vo zvislej polohe.
Atómy sú niečo ako šampanské.Dajú sa označiť ako vlny hmoty, ktoré sa nesprávajú ako biliardová guľa, ale ako tekutina. Takže každý, kto chce čo najrýchlejšie presúvať atómy z jedného miesta na druhé, musí byť na Silvestra taký šikovný ako čašník. „A aj napriek tomu existuje rýchlostný limit,“ vysvetľuje doktorka Andrea Alberti, ktorá viedla štúdiu na Ústave aplikovanej fyziky na univerzite v Bonne.
Vo svojej štúdii vedci experimentálnezistili, kde presne je táto hranica. Použili atóm cézia ako náhradu šampanského a dva laserové lúče dokonale prekryté, ale nasmerované proti sebe. Táto superpozícia, ktorú fyzici nazývajú interferenciou, vytvára stojatú vlnu svetla: podobnú sekvencii «hory» a «údolia», ktoré sa spočiatku nehýbu. „Do jedného z týchto údolí sme vložili atóm a potom sme uviedli do pohybu stojatú vlnu – to posunulo polohu samotného údolia,“ vysvetľuje Alberti. "Naším cieľom bolo dopraviť atóm na správne miesto v čo najkratšom čase bez toho, aby sme ho vyliali z "údolia"."
Že v mikrokozme existuje obmedzenierýchlosť, teoreticky pred viac ako 60 rokmi demonštrovali dvaja sovietski fyzici Leonid Mandelstam a Igor Tamm. Ukázali, že maximálna rýchlosť kvantového procesu závisí od energetickej neistoty. V podstate to závisí od toho, do akej miery je kontrolovaná častica „voľná“ vo vzťahu k jej možným energetickým stavom: čím väčšiu energetickú slobodu má, tým je rýchlejšia. Napríklad v prípade prenosu atómov platí, že čím hlbšie je „údolie“, v ktorom je atóm cézia uväznený, tým väčšie je šírenie energií kvantových stavov v údolí a v konečnom dôsledku sa môže prenášať rýchlejšie. Niečo podobné možno vidieť na príklade čašníka: ak naplní poháre len do polovice, je menej pravdepodobné, že pri zrýchlení a spomalení rozleje šampanské. Energetickú voľnosť častice však nemožno ľubovoľne zvyšovať. „Nemôžeme urobiť naše «údolie» nekonečne hlboko – to by si vyžadovalo príliš veľa energie,“ zdôrazňuje Alberti.
Rýchlostný limit Mandelstam a Tamm -zásadné obmedzenie. To sa však dá dosiahnuť iba za určitých okolností, a to v systémoch iba s dvoma kvantovými stavmi. „Napríklad v našom prípade k tomu dôjde, keď sú cieľ a východ veľmi blízko pri sebe,“ vysvetľuje fyzikka. „Potom sa materiálové vlny atómu prekrývajú na oboch miestach a atóm môže byť dodaný priamo na miesto určenia jedným ťahom, to znamená bez akýchkoľvek medzizastávok.“
Situácia sa však zmení, keď vzdialenosťsa zvyšuje na niekoľko desiatok hodnôt šírky vlny hmoty, ako v bonnskom experimente. Priama teleportácia je na tieto vzdialenosti nemožná. Namiesto toho musí častica prejsť niekoľkými prechodnými stavmi, aby dosiahla svoje konečné miesto určenia: dvojúrovňový systém sa stáva viacúrovňovým. Štúdia ukazuje, že pre tieto procesy platí nižšia rýchlostná hranica, ako predpovedali dvaja sovietski fyzici. Ide o to, že je určená nielen energetickou neistotou, ale aj počtom medziľahlých stavov. Nová práca teda zlepšuje teoretické pochopenie zložitých kvantových procesov a ich obmedzení.
Závery fyzikov sú dôležité nielen prekvantové výpočty. Výpočty, ktoré sú možné u kvantových počítačov, sú založené hlavne na manipulácii s viacúrovňovými systémami. Kvantové stavy sú však veľmi krehké. Trvajú iba krátke časové obdobie - čas súdržnosti. Nová štúdia odhaľuje maximálny počet operácií, ktoré môžu vedci vykonať počas času zarovnania. To umožňuje jeho optimálne využitie.
Prečítajte si tiež
Bola vytvorená prvá presná mapa sveta. Čo je zlé na všetkých ostatných?
Vedci po prvýkrát zaznamenali, ako sa planéty formujú okolo hviezd s nízkou hmotnosťou
Bol objavený liek proti starnutiu, ktorý odstraňuje starnúce bunky