Un gatto agendo al di fuori di Schrödinger famoso esperimento. La speranza non muore!Foto: Dwight Sipler (Wikimedia Commons)
Una delle caratteristica previsioni della meccanica quantistica è che le particelle si comportano in modo imprevedibile, ma con un nuovo esperimento sembra complicare alcune di quelle idee fondamentali.
I ricercatori sono stati in grado di prevedere una sorta di atomic comportamento denominato quantum jump e persino invertire il salto in un nuovo esperimento su un atomo artificiale. Tale ricerca potrebbe portare a più domande circa la natura della fisica e potrebbe avere importanti implicazioni per il miglioramento computer quantistici che si basano sulle regole della meccanica quantistica per la funzione.
“Il nostro esperimento dimostra che non c’è più per la storia” di come la meccanica quantistica funziona, autore dello studio Zlatko Minev, ricercatore presso IBM Thomas J. Watson Research Center, ha detto a Gizmodo.
La meccanica quantistica’ presupposto di base è che su piccola scala, atomic proprietà sono quantizzati, il che significa che le particelle di assumere discreto, piuttosto che di continuo uniti, le loro proprietà si trovano lungo una scalinata piuttosto che una rampa. Per esempio, un elettrone può essere in una più bassa energia di stato, ma se si aggiunge un po ‘ più di energia, non lentamente transizione verso il nuovo e superiore-stato di energia. Piuttosto, in modo imprevedibile, scatta in nuovo stato. Se non stai guardando, l’atomo può assumere stati intermedi—ma questi non sono midway punti. L’atomo sarebbe in entrambi gli stati, allo stesso tempo, e poi una volta che hai osservato, avrebbe subito un batter d’occhio in uno stato o l’altro.
Ma i ricercatori hanno chiesto se potevano prevedere questi salti e stopparle, secondo il giornale , pubblicato in Natura.
La squadra artificiale atom è un apparato sperimentale composto da un circuito fatto da filo che porta la carica senza resistenza con un particolare tipo di isolante recinzione, chiamato una giunzione Josephson, collocata al centro del filo. Regolare di atomi, gli “stati” sono rappresentate dalla posizione dell’elettrone intorno al nucleo dell’atomo, ma in questo artificiale atom, lo stato è rappresentato da un quantizzati proprietà il cui valore cambia elettroni passano isolante recinzione. Questo è un sistema quantistico (è tecnicamente un due qubit computer quantistico) e segue le stesse regole di altri sistemi quantistici, tra cui gli elettroni intorno atomi.
I ricercatori hanno applicato due appositamente sintonizzati segnali a microonde. Un segnale che fornisce la giusta quantità di energia per l’atomo di transizione tra lo stato fondamentale e stato eccitato, mentre il segnale di altre indirettamente misura l’energia del circuito durante questa transizione.
Rilevatori di misura di un luminoso lampeggiante fotone segnale riflessioni del secondo forno a microonde pulse—quando l’artificiale atomo è in stato di terra. Quando il loro atomo si trova in stato eccitato, i ricercatori di osservare non lampeggia. Sensibili rivelatori sono stati in grado di misurare ogni fotone ultimo fino a quando il segnale è andato scuro, segno che il passaggio era in procinto di verificarsi. Quando i ricercatori hanno inviato un ulteriore impulso al momento giusto, sono stati in grado di fermare e invertire la transizione.
Si potrebbe avere familiarità con il gatto di Schrödinger. Si tratta di un esperimento in cui un gatto dipende la vita su alcuni due-stato quantistico del processo, e secondo le regole della meccanica quantistica, una volta che l’esperimento è messo in moto, il gatto è vivo e morto contemporaneamente fino a quando si apre la scatola. In questo caso, il gatto vivo è lo stato del terreno, e il gatto che è morto è stato eccitato. L’implicazione di questa ricerca è che gli scienziati possono indirettamente guardare il “gatto” sposta dal vivo di stato per il vivo e morto contemporaneamente di stato, e di intervenire per salvare il gatto.
Altri ricercatori sono stati colpiti dalla carta. “È un grande esperimento,” Klaus Mølmer, professore presso l’Università di Aarhus in Danimarca, ha detto a Gizmodo. Mølmer sottolineato che in nessun modo questo significa che qualsiasi quantum del processo, come il decadimento radioattivo, essere annullato e restituito al suo stato iniziale. Ma ha detto che i ricercatori hanno accuratamente punto i limiti per il loro esperimento.
In questo esperimento, i ricercatori hanno avuto solo un momento di preavviso prima della data di transizione tra stati si è verificato, non può prevedere il giorno esatto e l’ora del passaggio. Ma questo livello di lungimiranza potrebbe essere utile per i computer quantistici. Oggi, i computer basati sulle regole della meccanica quantistica sono rudimentali, e può cedere a errori casuali. Tecnologia basata su questo esperimento potrebbe consentire di quantum computing ai ricercatori di identificare errori di diritto in quanto sta accadendo. E in effetti, alcuni degli autori dello studio stanno lavorando per il quantum computing di aziende di Minev stesso tiene permanente di ricerca presso l’IBM.
Non c’è più lavoro da fare prima di questa ricerca è inserito all’interno dei computer quantistici. Ma per ora, è abbastanza radicale che siamo in grado di guardare la meccanica quantistica si svolgono in tempo reale.
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