Fisica quantistica potrebbero confondere le nuvole di atomi. Questo è, in generale, come?

Quantistico il mondo degli atomi e delle particelle di fantasia e sorprendente. A livello quantistico delle particelle possono penetrare attraverso barriere impermeabili e di essere in due posti contemporaneamente. Tuttavia strane proprietà della meccanica quantistica non è matematica stranezze, gli effetti reali che si possono osservare in laboratorio ancora e ancora. Una delle più caratteristiche della meccanica quantistica è «partecipazione». Confuse le particelle rimangono misteriosamente collegati a qualsiasi distanza. Ed ecco tre indipendenti europei gruppo di scienziati sono riusciti a confondere non solo un paio di particelle, come hanno fatto prima, e le singole nuvole di migliaia di atomi. Hanno anche trovato un modo per sfruttare il potenziale tecnologico del suo risultato.

Quando le particelle si complicano, si scambiano le proprietà che li rendono dipendenti l'uno dall'altro, anche se sono divisi miliardi di chilometri. Einstein ha chiamato la partecipazione «inquietante l'azione a distanza», perché la modifica di una particella in confusione coppia immediatamente agisce su di lei coppia — non importa quanto è lontano.

Come è possibile utilizzare entanglement quantistico?

Anche se la confusione può sembrare in qualche magia, gli esperimenti hanno dimostrato che esiste da molti anni. E può anche essere estremamente utile — associati in questo modo le particelle possono essere utilizzate per trasmettere lo stato quantistico di una particella, come spin, da un luogo all'altro istantaneamente (teletrasporto). Essi possono anche aiutare nella memorizzazione di grandi quantità di informazioni in un determinato volume (superdense codifica).

Oltre alla possibilità di memorizzare le informazioni, la partecipazione può anche aiutare a collegare e unire la potenza di calcolo dei sistemi in diverse parti del globo. Non è difficile capire che questo la rende un aspetto importante della computazione quantistica. Gli altri promettente è veramente sicuro di comunicazione. Tutto perché ogni tentativo di intervenire in un sistema con confondendo le particelle immediatamente infrange la confusione, rendendo evidente il fatto di hacking canale di comunicazione.

Fotoni Entangled può essere utilizzato anche per migliorare le autorizzazioni tecniche di imaging. Gli scienziati dell'Università di Waterloo ora sperano di sviluppare un radar in grado di rilevare il tipo di aerei stealth.

Vortici in un condensato di Bose — Einstein

Tuttavia, distribuire la tecnologia alla base della partecipazione non è così semplice. Perché la confusione — è molto delicato fenomeno. Gli esperimenti con la partecipazione di solito producono le singole coppie di particelle. Tuttavia, le singole particelle difficile di rilevare con precisione, e spesso si perdono o si nascondono nei dintorni rumore. Quindi il compito di farli entrare in uno stato di confusione, di manipolarli per eseguire operazioni utili e, infine, basta usare — tutto questo è insopportabile difficile alzare in pratica.

Quantistici nuvole

La Nuova ricerca, pubblicata in tre documenti Science, ha portato ad una significativa innovazione. Invece di prendere le singole particelle e il groviglio di loro in una sola, gli scienziati hanno cominciato con сверххолодного gas — raccolta di migliaia di atomi. Si raffreddano quasi alla temperatura dello zero assoluto.

Affilati in un piccolo volume, gli atomi in una nuvola diventano indistinguibili l'uno dall'altro e formano un nuovo stato della materia, conosciuto come un condensato di Bose — Einstein. Gli atomi in una nuvola di iniziare a lavorare insieme — ora sono confuso. Per la prima volta un simile stato di una sostanza è stato scoperto nel 1995, che è stato ricevuto il premio Nobel per la fisica nel 2001. E anche se da tempo era noto che tale metodo aggroviglia migliaia di atomi contemporaneamente, nessuno ha ancora dimostrato un metodo che consentirà di realizzare questo. Fino ad ora.

Gli Scienziati che hanno condotto un nuovo studio, hanno dimostrato che queste nuvole si possono dividere in gruppi e tra gli atomi persisterà la comunicazione quantistica. Come hanno fatto? Hanno rilasciato gli atomi di spazio limitato e hanno usato il laser per distruggere loro e misurare le proprietà delle singole parti di una grande nuvola.

Gli Scienziati suggeriscono che i metodi sviluppati è possibile estendere in modo che ogni atomo nel cloud sarà utilizzato in modo indipendente. E se questo riesce a fare, per la computazione quantistica è semplicemente favoloso. Digitali calcoli informazione viene elaborata in forma di zeri e di uno, o bit. In quantistici stesso in loro sostituzione vengono qubit. Il record attuale numero di dipendenti qubit in forma groviglio di ioni (carica degli atomi) solo 20, quindi migliaia di qubit, che funzionano simultaneamente in una nuvola di, rappresenteranno un risultato importante.

Un'Altra area, che potrebbero trarre beneficio da questa svolta, — la metrologia, la scienza ultra di misura. Quando tra due particelle o sistemi formata la confusione, le misurazioni effettuate su una metà, si aprono le informazioni di un altro. Ciò consente di misurare i parametri con maggiore sensibilità, di quanto sarebbe possibile altrimenti. La partecipazione, usata in questo modo, sarà in grado di migliorare la precisione degli orologi atomici e il sistema di posizionamento globale (GPS), o aiutare nella produzione più sensibili rivelatori per la RISONANZA magnetica-macchine, per esempio.

La Comprensione e l'uso di effetti quantistici, come la confusione, permetteranno di creare nuove tecnologie, le opportunità di cui potranno superare i nostri moderni. Quindi si fa molta attenzione alla ricerca nel campo tecnologie quantistiche e quindi sono importanti tutte le innovazioni in questo campo.