Noi Calcule De Particule Cuantice Fac Valuri În Câmp

{h1}

Cercetătorii au dezvoltat o tehnică pentru a calcula funcțiile de unde cuantice de 350 de ori mai rapid decât metodele anterioare.

Calculul cuantic, comunicarea wireless sigură și progresele în teleportarea cuantică ar putea fi mai aproape de realitate acum, când o echipă de cercetători a dezvoltat un mod mai eficient de măsurare a funcțiilor de undă care descriu comportamentul ciudat al acestor particule subatomice.

Pe tărâmul foarte mic, un câmp numit mecanică cuantică, particulele pot exista în mai multe locuri simultan, fenomen numit suprapunere. Pentru a descrie numărul uriaș de poziții și viteze pe care o particulă le poate avea în orice moment, fizicienii folosesc funcții de undă, care sunt în esență ecuații de probabilitate.

Calculul cuantic și teleportarea cuantică se bazează pe particule care există în mai multe locuri simultan. De exemplu, suprapunerea particulelor permite calculatoarelor să efectueze calcule și să transfere informații mult mai rapid decât computerele convenționale. [Fizică neplăcută: cele mai cool particule cuantice explicate]

Dar pentru ca calculul cuantic și teleportarea cuantică să funcționeze, amândoi au nevoie de sisteme uriașe cu o mulțime de particule cuantice care interacționează pentru a crea multe dimensiuni. Sistemele multidimensionale uriașe au funcții de undă complicate pe care vechea metodă nu este suficient de eficientă pentru a le măsura, a spus Mohammad Mirhosseini, student absolvent la Universitatea din Rochester și autor principal pe lucrarea care descrie noua tehnică, a spus WordsSideKick.com. Noua metodă face posibilă calcularea funcțiilor de undă mult mai rapid și ar putea ajuta oamenii de știință să dezvolte în continuare tehnologia cuantică.

Găsirea funcțiilor valurilor

Anterior, singura modalitate de a calcula funcția de undă a unui sistem cuantic a fost să luați un număr mare de măsurători și apoi să estimați o funcție, sau o ecuație, care să se potrivească cel mai bine tuturor măsurătorilor. Vechea tehnică, numită „măsurare directă”, a făcut posibilă măsurarea funcției de undă prin măsurarea slabă a poziției și măsurarea puternică a momentului. Această tehnică funcționează bine pentru sisteme mici, fără multe dimensiuni, dar pe măsură ce un sistem devine din ce în ce mai mare, devine din ce în ce mai dificil de măsurat, a spus Mirhosseini.

Noua tehnică, numită „măsurare directă comprimată”, folosește o serie de măsurători aleatorii ale poziției și momentului particulelor în stare cuantică. Apoi, un algoritm găsește funcția de undă care se potrivește cel mai bine cu pumnul de măsurători.

Noua tehnică este de 350 de ori mai rapidă și necesită doar 20 la sută din măsurătorile necesare tehnicii vechi. Cercetătorii au testat pentru prima dată tehnica măsurând particulele ușoare într-o stare cuantică de 192 dimensiuni (dimensiunile sunt create atunci când se încurcă o mulțime de particule cuantice). Funcția de undă pe care au calculat-o s-a dovedit exactă, așa că în continuare au luat o stare gigantică de 19.200 de dimensiuni. Rezultatele au dat funcții de undă cu o precizie de 90%.

"Pentru a reproduce rezultatul nostru folosind o măsurătoare directă ar fi nevoie de mai mult de un an de timp de expunere", a declarat Seyed Mohammad Hashemi Rafsanjani, un student absolvent care a lucrat la proiect, într-un comunicat. „Am făcut experimentul în mai puțin de 48 de ore”. [Cele mai mari 9 mistere nesoluționate în fizică]

Quantum tech

Compresia este deja folosită în suporturile digitale pentru a împacheta multe informații în fișiere minuscule. De exemplu, MP3-urile sunt fișiere audio comprimate, iar JPEG-urile sunt imagini comprimate. Pentru imaginile digitale, cu cât sunt mai mulți pixeli capturați, cu atât calitatea imaginii este mai mare. Dar majoritatea pixelilor nu sunt de fapt necesare pentru a completa imaginea și pot fi reconstruite mai târziu pentru a completa imaginea. Noua tehnică reduce acest pas suplimentar de captare a datelor inutile.

"În loc să efectueze o mulțime de măsurători și să comprimați mai târziu, această tehnică măsoară doar părțile esențiale", Mirhosseinisaid.

Măsurarea directă comprimată Mirhosseinisaid ar putea fi importantă în calculul cuantic. Calculatoarele obișnuite gestionează „biți” de informații reprezentate de cele și zero, dar un computer cuantic poate prelucra „bituri” de informații reprezentate de unul sau de un zero în același timp, la fel cum particulele cuantice pot fi în mai multe locuri simultan.

Măsurarea directă comprimată ar putea fi, de asemenea, un pas înainte în a ajuta cercetătorii să atingă viteza terahertzului care s-a dovedit evazivă până acum în transferul de date. Viteza incredibilă se prezintă sub formă de raze T ale radiațiilor terahertzice. Razele T se încadrează între microundele și lumina infraroșie din spectrul electromagnetic. Valurile pot trece prin majoritatea materialelor precum hârtia și îmbrăcămintea; acea proprietate explică de ce scanerele de securitate ale aeroportului folosesc radiații terahertz. Cu toate acestea, valurile sunt dificil de detectat și manipulat, iar oamenii de știință au dificultăți în folosirea lor în mediile digitale.

Tehnica ar putea fi utilă și pentru proiectele de securitate bancară și în dezvoltarea distribuției de chei cuantice, Mirhosseinisaid. Distribuția cheilor cuantice permite celor două părți să creeze o cheie secretă pe care o pot utiliza numai pentru criptarea și decriptarea mesajelor. Când cineva încearcă să măsoare particulele într-o stare cuantică, funcția lor de undă se prăbușește. Același lucru s-ar întâmpla dacă un terț ar încerca să obțină acces la cheie: O astfel de acțiune ar dezvălui o încălcare a securității.

"Quantum este încă o idee destul de nouă în tehnologie și este încă o știință în curs de dezvoltare", a spus Mirhosseini.

Articolul a fost publicat pe 27 august în Physical Review Letters.

Urmărește-l pe Kelly Dickerson Stare de nervozitate. Urmează-ne @wordssidekick, Facebook. Articolul original pe Știința în direct.

Noi Calcule De Particule Cuantice Fac Valuri În Câmp





Cercetare


Microbii Fosili Ar Putea Fi Cea Mai Veche Viață A Pământului
Microbii Fosili Ar Putea Fi Cea Mai Veche Viață A Pământului

Bebelușii Grei, Nu Modestați, Bebelușii Au Mai Multe Defecte La Naștere
Bebelușii Grei, Nu Modestați, Bebelușii Au Mai Multe Defecte La Naștere

Science News


Oameni Și Neandertali Împerecheați, Făcându-Vă Să Faceți Parte Din Cavernar
Oameni Și Neandertali Împerecheați, Făcându-Vă Să Faceți Parte Din Cavernar

Frumusețea Fiarei: Expoziția Prezintă Interiorul Animalelor
Frumusețea Fiarei: Expoziția Prezintă Interiorul Animalelor

Cum Funcționează Rachetele Cu Plasmă
Cum Funcționează Rachetele Cu Plasmă

Predarea Bolii Cu Transmitere Sexuală, Prevenirea Sarcinii În Blocarea Școlilor
Predarea Bolii Cu Transmitere Sexuală, Prevenirea Sarcinii În Blocarea Școlilor

7 Fapte Surprinzătoare Dinozaur
7 Fapte Surprinzătoare Dinozaur


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2024 RO.WordsSideKick.com