Connect with us

Znanost

Računarstvo i internet

Znanstvenici ”izveli” atome u kvantnu šetnju

Tim fizičara, na čelu sa Christianom Roosom i Rainerom Blattom sa instituta Institute of Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Science, je postigao kvantnu šetnju u kvantnom sustavu sa 23 koraka.To je prvi put da je ovaj kvantni proces koristio zarobljene ione za demonstraciju u detalje.

Kada pješak dođe do raskrsnice on mora odlučiti kojim putem da krene. Sve ove odluke, na kraju, dovode pješaka na željeno odredište. Kada pješak zaboravi kartu, tada mora donijeti više odluka i koristeći se obilaznicama svejedno dođe na odredište. Ta se pojava slučajnog hoda često susreće u matematici i fizici.

Godine 1827, na primjer, škotski botaničar Robert Brown otkrio je da zrna polena pokazuju nepravilnu lepršavost vibracija na kapi vode.Ovaj efekt uzrokovan slučajnim pokretima molekula vode naziva se Brownovo gibanje. Drugi primjer je Galtonova ploča, koja se koristi da pokaže binomnu raspodjelu studenata. Na ovu ploču se ispuštaju loptice s određene visine, a zatim se loptice odbijaju lijevo ili desno na slučajan način.

Znanstvenici iz Innsbrucka su prenijeli ovaj princip slučajne šetnje u kvantni sustav i stimulirali atom na kvantnu šetnju: “ Uhvatili smo pojedinačni atom u elektromagnetsku zamku, i ohladili ga i pripremili ga za osnovno stanje,“ objašnjava Christian Roos, znanstvenik na institutu Institute of Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI). “Zatim stvorimo kvantno mehaničku superpoziciju dvaju unutarnjih stanja i pustimo atom u šetnju,“ dodaje Roos.

Dva unutarnja stanja odgovaraju na pitanje kojim putem će pješak krenuti, lijevo ili desno. Međutim atom za razliku od pješaka ne mora odlučiti kojim putem poći, jer zbog superpozicije dvaju stanja obe odluke su jednako vjerojatne i u isto vrijeme prisutne. “U ovisnosti o unutarnjem stanju ion se pomiče lijevo ili desno,“ kaže Roos. Nakon svakog eksperimenta fizičari modificiraju superpoziciju unutarnjih stanja pomoću laserskog pulsa i ponovno šalju ione lijevo ili desno . Fizičari mogu ovaj slučajni proces ponavljati 23 puta, i sakupljati podatke o tome kako kvantna šetnja funkcionira. Korištenjem drugog iona, znanstvenici proširuju eksperiment, dajući šetajućem ionu mogućnost da ne ide lijevo ili desno, tj. mogućnost da ostane u stanju mirovanja.

Statističke analize ovih brojnih koraka pokazuju da se kvantna šetnja razlikuje od obične slučajne šetnje. Dok, npr. loptice se na Galtonovoj ploči odmiču od početne točke statistički veoma sporo, kvantne čestice se šire puno većom brzinom, u njihovoj šetnji.

Ovi eksperimenti koji su provedeni još u Bonn-u, München-u i Erlangenu sa atomima, ionima i fotonima, mogu biti primijenjena u proučavanju prirodnih fenomena i prirodnih promjena. Npr., znanstvenici sumnjaju da je prijenos energije u postrojenjima više iskoristiv sa kvantnom šetnjom, nego što bi to bio slučaj kod obične slučajne šetnje. Osim toga, režim kvantnog hoda je od velike koristi za istraživanje i razvoj kvantnih računala, što bi moglo riješiti mnogobrojne probleme.

Npr., primjenom kvantne šetnje na modelu kvantnog računala, mogao bi se pomoći u istraživanju i pronalaženju kvantnih algoritama , koji bi povećali brzinu kvantnih računala u smislu što bržeg računanja i pronalaska rješenja danog problema. Brzina kvantnog računala bi se povećala time što bi algoritmi mogli birati različite slučajne putove do pronalaska rješenja. Ova istraživanja su financirale Austrian Science Fund (FWF) i European Commission.

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Računarstvo i internet

Popularno

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh