Physik Quanten konnten verwirren Wolke von Atomen. Wie ist das überhaupt?

Quanten-Welt der Atome und Teilchen fantastischen PHANTASTISCH. Auf der quantenebene Teilchen durchdringen können durch undurchlässige Barrieren und an zwei Orten gleichzeitig sein. Doch die seltsamen Eigenschaften der Quantenmechanik ist keine mathematische Macken, das sind Reale Effekte, die man beobachten kann im Labor immer wieder. Eine der charakteristischen Eigenschaften der Quantenmechanik ist die «Verwirrung». Komplizierte Partikel bleiben auf rätselhafte Weise verbunden sind, in einer beliebigen Entfernung. Und hier sind die drei unabhängigen europäischen Gruppe von Wissenschaftlern gelungen, verwirren nicht nur ein paar Teilchen, wie es früher Taten, und die einzelnen Wolken tausend Atomen. Sie fanden auch eine Möglichkeit zu erschließen, das technologische Potenzial zu erreichen.

Wenn verschränkten Teilchen, tauschen Sie Eigenschaften, die Sie machen abhängig voneinander, auch wenn Sie getrennt Milliarden Kilometer. Einstein nannte die Beteiligung «unheimliche Wirkung auf Distanz», da die Veränderung des einen Teilchens in einer verwirrenden paar sofort wirkt auf Sie ein paar — egal wie weit es ist.

Wie kann Quanten-Verwirrung?

Obwohl die Verwirrung mag irgendwie die Magie, Experimente haben gezeigt, dass Sie es viele Jahre. Und es kann auch äußerst nützlich — Partikel verbunden, so kann für die übertragung von Teilchen Quanten-Zustand, wie Spin, von einem Ort zum anderen sofort (Teleportation). Sie helfen auch bei der Lagerung große Mengen an Informationen in einem bestimmten Umfang (сверхплотная Codierung).

Neben der Möglichkeit, Informationen zu speichern, die Beteiligung kann auch helfen, die Bindung und die Vereinigung der Rechenleistung der Systeme in verschiedenen teilen der Welt. Es ist leicht zu verstehen, dass es macht es ein wichtiger Aspekt der quanteninformatik. Andere viel versprechende Richtung ist eine wirklich sichere Kommunikation. Alles nur, weil jeder Versuch, in das System eingreifen verwickelten Teilchen sofort brechen Verwirrung, indem Sie die offensichtliche Tatsache des Brechens Kommunikationskanal.

Wirren Photonen kann auch verwendet werden zur Verbesserung der Auflösung bildgebender Verfahren. Wissenschaftler der Universität von Waterloo in der heutigen Zeit hoffen zu entwickeln Quanten-Radar, das erkennen kann Flugzeuge des Typs Stealth.

Wirbel in Bose-Kondensat — Einstein

Allerdings erweitern Technologie auf der Grundlage der Verschränkung nicht so einfach. Weil die Beteiligung sehr fragile Erscheinung. Experimente mit Beteiligung in der Regel produzieren die einzelnen Paare von Teilchen. Doch einzelne Partikel nur schwer mit Genauigkeit zu erkennen, und oft sind Sie verloren oder versteckt in den umgebenden Lärm. Deshalb ist die Aufgabe eingeben und Sie in einen Zustand der Verwirrung, zu manipulieren für die Durchführung von nützlichen Operationen und schließlich, einfach zu benutzen — all dies ist schwer zu ertragen Kurbel in der Praxis.

Quanten-Wolke

Eine Neue Studie, veröffentlicht in drei Dokumenten in Science, führte zu einer signifikanten Durchbruch. Anstatt einzelne Teilchen zu nehmen und verheddern Sie sich in eine, die Wissenschaftler begannen mit сверххолодного Gas — Versammlung von tausenden von Atomen. Sie fast abgekühlt auf eine Temperatur von absoluten Nullpunkt.

Geschliffene im kleinen Umfang, die Atome in einer solchen Wolke werden ununterscheidbar voneinander und bilden einen neuen Zustand der Materie bekannt als ein Bose-Kondensat — Einstein. Die Atome in der Wolke beginnen, gemeinsam zu arbeiten — jetzt sind Sie verworren. Zum ersten mal ein solches Zustand der Materie entdeckt wurde, im Jahr 1995, was wurde der Nobelpreis für Physik im Jahr 2001. Und obwohl längst bekannt war, dass diese Methode verschleiert Tausende Atome gleichzeitig, noch niemand demonstrierte Methode, die es erlaubt, dies zu verwirklichen. Bis jetzt.

Wissenschaftler, die eine neue Studie, zeigten, dass diese Wolken können in Gruppen aufteilen und zwischen den Atomen gespeichert werden Quanten-Kommunikation. Wie Sie es Taten? Produziert Atome aus der begrenzten Raum und verwendet den Laser, um diese zu zerquetschen und Messen die Eigenschaften der einzelnen Teile der großen Wolke.

Die Wissenschaftler vermuten, dass die entwickelten Methoden können so zu erweitern, dass jedes Atom in der cloud verwendet wird, unabhängig. Und wenn es gelingt, für quanteninformatik es wird einfach märchenhaft. In der digitalen Berechnungen Information wird in Form von Nullen und Einsen oder Bits. Im gleichen Quanten kommen Sie zum Ersatz кубиты. Der aktuelle Rekord der Zahl der Erwerbstätigen cubits in Form von komplizierten Ionen (geladenen Atomen) nur 20, also Tausende cubits, die in der cloud arbeiten gleichzeitig, vertreten wird ein großer Erfolg.

Ein weiterer Bereich, der erhalten profitieren von diesem Durchbruch, — Metrologie, die Wissenschaft hochpräzise Messungen. Wenn zwischen zwei Teilchen oder Systemen entsteht Verwirrung, Messungen auf einer Hälfte, öffnen sich Informationen über das andere. Dies erlaubt die Messung der Parameter mit größerer Empfindlichkeit, als es sonst möglich wäre sonst. Verwirrung benutzt, so kann die Genauigkeit der Atomuhr und Global Positioning System (GPS), oder helfen bei der Herstellung von empfindlicheren Detektoren für MRI-Maschinen, zum Beispiel.

Das Verständnis und die Nutzung von Quanten-Effekte wie Verwirrung, ermöglichen es neue Technologien, deren Möglichkeiten werden übertreffen unsere moderne. Deshalb so viel Aufmerksamkeit auf die Forschungen im Bereich der Quanten-Technologien und daher ist es wichtig, alle Durchbrüche in diesem Bereich.