Стручњаци са Универзитета у Бону објаснили су принцип новог експеримента на једноставном примеру. Претпоставимо да сте ви
У томе му помаже мали трик:док конобар убрзава кораке, лагано нагиње послужавник да шампањац не би сипао из чаша. На пола пута до стола, нагиње га у супротном смеру и успорава. Тек када се потпуно заустави, држи га поново усправно.
Атоми су некако попут шампањца.Могу се описати као таласи материје који се не понашају као билијарска кугла, већ као течност. Дакле, свако ко жели што брже да премешта атоме са једног места на друго, мора да буде вешт као конобар у новогодишњој ноћи. „И поред тога, постоји ограничење брзине“, објашњава др Андреа Алберти, која је водила студију на Институту за примењену физику Универзитета у Бону.
У својој студији, научници експерименталносазнао тачно где је ова граница. Користили су атом цезијума као замену за шампањац и два ласерска зрака савршено постављена, али усмерена један против другог. Ова суперпозиција, коју физичари називају интерференцијом, ствара стајаћи талас светлости: сличан низу «планина» и «долине», које се у почетку не померају. „Убацили смо атом у једну од ових долина, а затим покренули стајаћи талас – ово је променило положај саме долине“, објашњава Алберти. „Наш циљ је био да атом испоручимо на право место у најкраћем могућем року, а да га не избацимо из «долине».
Да постоји ограничење у микрокосмосубрзину, теоретски су демонстрирала два совјетска физичара, Леонид Мандељштам и Игор Там, пре више од 60 година. Они су показали да максимална брзина квантног процеса зависи од енергетске несигурности. У суштини, зависи од тога колико је контролисана честица „слободна“ у односу на њена могућа енергетска стања: што више енергетске слободе има, то је бржа. У случају преноса атома, на пример, што је дубља „долина“ у којој је заробљен атом цезијума, то је веће ширење енергија квантних стања у долини и, на крају, брже се може пренети. Нешто слично се може видети и на примеру конобара: ако напуни чаше само до пола, мања је вероватноћа да ће пролити шампањац када убрза и успори. Међутим, слобода енергије честице не може се произвољно повећати. „Не можемо да направимо нашу «долину» бескрајно дубоко – то би одузело превише енергије“, наглашава Алберти.
Ограничење брзине Манделстама и Тамма -основно ограничење. Међутим, то се може постићи само под одређеним околностима, наиме у системима са само два квантна стања. „У нашем случају, на пример, то се дешава када су порекло и одредиште веома близу једно другом“, објашњава жена физичар. „Тада се материјални таласи атома на оба места преклапају и атом се у једном потезу може испоручити директно до одредишта, то јест без икаквих средњих заустављања.
Међутим, ситуација се мења када удаљеностповећава се на неколико десетина вредности ширине таласа материје, као у бонском експерименту. Директна телепортација је немогућа на овим удаљеностима. Уместо тога, честица мора да прође кроз неколико средњих стања да би стигла до свог коначног одредишта: двостепени систем постаје вишенивојски. Студија показује да се за такве процесе примењује нижа граница брзине него што су предвиђала два совјетска физичара. Ствар је у томе што се она одређује не само због несигурности енергије, већ и од броја средњих стања. Дакле, нови рад побољшава теоријско разумевање сложених квантних процеса и њихових ограничења.
Закључци физичара су важни не само због тогаквантно рачунање. Прорачуни који су могући са квантним рачунарима углавном се заснивају на манипулацији више нивоа. Међутим, квантна стања су врло крхка. Трају само кратак временски период - време кохерентности. Нова студија открива максималан број операција које научници могу извршити током времена доследности. То омогућава оптималну употребу.
Прочитајте такође
Створена је прва тачна мапа света. Шта није у реду са свима осталима?
Научници су први пут забележили како се планете формирају око звезда мале масе
Откривен је лек против старења који уклања сенесцентне ћелије