20 Февраля 2021
МОСКВА, 20 февраля - Физики из Германии, Италии и США экспериментальным путем получили минимальное свободное время, необходимое для перемещения акцептора из одного места в другое без изменения его квантового состояния. Результаты важны, в том числе, для определения предельного времени сложных операций в квантовых компьютерах. Исследование выложенного в журнале Physical Review X.Нарушения, связанные с воздействием окружающей среды, ухудшают производительность квантовых компьютеров, поэтому один из способов снижения внешних эффектов — производить расчеты как можно юрче. Но в квантовом мире тоже есть свои ограничения скорости — слишком быстрое выполнение вычислений приводит к потере информации.
Для простых двухуровневых квантовых систем, этих как электрон, который может иметь два направления вращения, теоретический предел скорости был узнанный двумя советскими физиками Леонидом Мандельштамом и Игорем Таммом более 60 лет назад. Они указали, что максимальная скорость квантового процесса зависит от неопределенности настойчивости, то есть от того, насколько свободна управляемая частица по отношению к ее возможным энергетическим состояниям: чем больше у нее энергетической свободы, тем быстрее она может шмыгать.
Однако некоторые квантовые технологии, эти как атомные интерферометры, запрашивают, чтобы система перемещалась между многими квантовыми состояниями. Ограничения скорости таких многоуровневых систем до сих пор не были узнанным или измерены.
Исследователи из Боннского вуза вместе с коллегами из Массачусетского технологического института, университетов Гамбурга, Кельна и Падуи эмпирического выяснили, где именно лежит этот предел. Для этого они использовали атом цезия и два лазерных луча, верного наложенных друг на друга в противоположных направлениях. Такая суперпозиция, которую физики называют интерференцией, создала стоячую световую волну — последовательность возвышенностей и долин, которые никуда не мотаются.
Мы загрузили атом в одну из этих долин, а затем привели в движение стоячую волну — это сместило положение самой долины, — приводятся в пресс-релизе Боннского университета слова главы исследования доктора Андреа Альберти (Andrea Alberti) из Института прикладной физики. — Наша цель состояла в том, чтобы доставить атом в нужное место в кратчайшие сроки, не выплеснув его из узбы, образно говоря.
По словам авторов, чем глубже долина, в которой захвачен атом металла, тем больше разброс настойчивостей квантовых состояний в долине и, в конечном итоге, тем быстрее может переноситься акцептор. Однако энергетическая свобода частицы не может быть увеличена несостоятельного.
Мы не можем сделать нашу узбу бесконечно глубокой, это стоило бы нам слишком большого количества энергии, — объясняет Альберти. — Достичь ограничения Мандельштама — Тамма можно только в системах с двумя квантовыми состояниями, например, когда пункт отправления и пункт назначения очень близки друг к другу. Тогда материальные волны атома в обоих местах перекрываются, и он может быть доставлен прямо к месту назначения за какой-то раз, то есть без каких-либо промежуточных остановок, как телепортация.
Но когда расстояние увеличивается до нескольких десятков значений ширины волны, телепортация невозможна. В этом случае частица, чтобы достичь своего конечного пункта назначения, должна пройти несколько промежных состояний, и двухуровневая выстроенная система становится многоуровневой.
Исследование показывает, что к таким процессам применим куда более низкий предел скорости, чем предсказывали два советских физика: он определяется не только неконкретностью энергии, но и числом промежуточных состояний, а его достижение связано не с хорошей скоростью, а с лигой ускорений и замедлений.
Используя схемы с постоянной и переменной скоростью, авторы смогли перенести атомы металла на расстояние 0, 5 микрометра со скоростью примерно 17 миллиметров в секунду. При куда более высоких скоростях точность воспроизведения значительного падала.
Ученые отмечают, что их выводы важны для квантовых вычислений и реализации проектов по созданию квантовых компьютеров, которые созданным на манипулировании многоуровневыми системами. Квантовые состояния очень хрупкие, они длятся лишь короткий перерыв времени, который физики крестят временем когерентности. Поэтому значительного упаковать в это время как можно больше вычислительных операций.
Наше исследование показывает максимальное количество операций, которые мы можем выполнить за время когерентности. Это позволяет оптимально использовать его, — заключает Альберти.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....