`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

За квантовым пределом

+33
голоса

В квантовом мире правят случайность и вероятность. Поведение квантовых частиц не может быть предсказано с определенностью. Это приводит к так называемому квантовому шуму, который принципиально ограничивает точность большинства атомных часов и интерферометров. Решение этой проблемы заключается в использовании зацепленных атомных систем.

Барьер был преодолен командой, возглавляемой проф. Теодором Хеншем (Theodor W. Hänsch) и проф. Филиппом Тройтлайном (Philipp Treutlein) из Института квантовой оптики Макса Планка. Впервые ученые добились успеха в создании многочастичного зацепления в атомном чипе.

Атомным называется микроструктурированный чип, в котором можно сохранять и манипулировать отдельными атомами или облаком атомов. Атомные чипы широко используются как для изучения фундаментальных проблем квантовой физики, так и для множества различных приложений. Например, портативные чип-базированные атомные часы были разработаны на основе этой технологии. Однако вплоть до недавнего времени не существовало метода, чтобы создать зацепление в чипе. И до тех пор, пока атомные часы работают с независимыми атомами, их точность будет ограничиваться квантовым шумом.

Два года назад физики-теоретики Алиса Синатра (Alice Sinatra) и Ли Юнь (Li Yun) в сотрудничестве с группой Филиппа Тройтлайна разработали концепцию, как подавить этот квантовый шум. Эксперимент начался с захвата облака атомов рубидия в чипе и охлаждения его меньше одной миллионной градуса выше абсолютного нуля. При этой температуре атомы образуют конденсат Бозе-Эйнштейна, в котором все атомы находятся в одном и том же хорошо определенном так называемом основном состоянии, при котором их спины ориентированы вниз. Микроволновый импульс возбуждает конденсат, при этом каждый атом находится в суперпозиции двух состояний – со спином вверх и вниз.

За квантовым пределом

Затем конденсат подвергается воздействию зависящего от состояния потенциала, который создавался вторым микроволновым полем. Под влиянием этого поля могут сталкиваться только атомы с одинаковым направлением спина. Поэтому динамическая эволюция их состояний зависит от состояний всех других атомов. Этот эффект ведет к зацеплению атомов.

При измерении в конденсате незацепленных атомов в среднем половина из них находилась в основном состоянии (спин вниз), тогда как другая половина – в возбужденном состоянии (спин вверх). Отклонения от этого среднего значения, которое встречалось от измерения к измерению, приводит к квантовому шуму.

Для того чтобы исследовать влияние зависящего от состояния потенциала на квантовый шум, ученые определили шум для каждой спиновой компоненты, используя еще один микроволновый импульс. Они ясно продемонстрировали, что для одной компоненты спина шум мог быть «сжат» ниже предела, даваемого соотношением неопределенностей Гейзенберга. Из наблюдаемого снижения шума ученые сделали вывод, что внутри кластеров конденсата по крайней мере четыре атома зацеплялись.

Используя зацепленные ансамбли атомов, точность атомных часов может быть существенно увеличена. Дальнейшие приложения включают высокочувствительные атомные интерферометры для определения крайне малых сил и реализации квантовых шлюзов, ключевых элементов будущих квантовых компьютеров. Но ученые также надеются получить более глубокое понимание процессов, ведущих к квантовой корреляции в многочастичных квантовых системах.

+33
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT