Физики помещают квант в механику

Квантовая механика и ее причудливые правила объясняют структуру атомов, формирование химических связей и переключение транзисторов в чипах. Странно, тем не менее, несмотря на название теории, физики никогда не делали фактическую машину, движение которой отлавливает причудливость квантовой механики. Теперь группа от Национального института стандартов и технологий (NIST) в Валуне, Колорадо, предприняла шаги в том направлении путем создания сгибающей ум квантовой связи между двумя механическими виджетами. Их устройства не похожи на электродрели или другие знакомые машины, однако: Каждый — пара ионов, колеблющихся в электрическом поле, как два мрамора, к которому присоединяются к весне.

Связь, которую создали исследователи, называют запутанностью, и это было сделано прежде между определенными внутренними свойствами квантовых частиц, такими как внутренние циркуляции ионов. Новая работа расширяет ту ссылку на фактическое движение ионов, которое является своего рода микроаналогом покачивания маятника высоких часов с маятником. «Впервые, само механическое движение было запутано», говорит Рэйнер Блатт, экспериментальный физик в университете Инсбрука в Австрии.Для понимания, что сделали исследователи NIST поклонник должен получить голову приблизительно два очень странных понятия в квантовой механике.

Во-первых, в квантовой теории говорится, что объект может буквально быть в двух противоречащих государствах одновременно. Таким образом, тогда как офисный стул может прясть или вправо или налево, квантовая частица как ион может буквально прясть в двух противоположных направлениях — называют их вверх и вниз — сразу.

То мнущее ум государство «суперположения» длится, пока экспериментатор не измеряет вращение иона, в котором пункте ион немедленно «разрушается» на одно направление или другой. Более странный все еще, два иона могут быть помещены в эти неуверенные два пути, сразу заявляет и затем соединенный так, чтобы, даже при том, что невозможно сказать, какой путь любой прядет, их направления полностью коррелировались. Например, если первый будет измерен и разрушится в государство, то второй немедленно разрушится во вниз государство, даже если это будут световые годы далеко.

Ту связь называют запутанностью и любым, кому трудно глотать, находится в хорошей компании: Эйнштейн классно назвал его «жутким действием на расстоянии».Для распространения такой связи с механическим движением Джон Джост NIST, Дэвид Винелэнд и коллеги использовали электрические поля для заманивания в ловушку двух бериллиевых ионов и двух магниевых ионов.

Они тогда применили магнитное поле и пульс лазерного света для запутывания вращений бериллиевых ионов. После этого они разделили ионы на две бериллиево-магниевых пары, которые будут их механическими виджетами.Во время этого процесса бериллиевые вращения остались запутанными, и исследователи затем передали ту ссылку на движение пар.

Чтобы сделать это, они убили каждый бериллий с лазером снова для «вращения» вниз прядущей половины его раздвоения личности назад к при оставлении прядущего наполовину нетронутым. Но они настроили энергию лазера так, чтобы как вниз прядущая часть превращенного государства бериллия, свет также взволновал ионы в паре для колебания. В результате каждый бериллиевый ион прял только, но каждую бериллиево-магниевую пару оставили в государстве, в котором он и колебался и не колебавшийся.

Кроме того, потому что два бериллиевых вращения, начатые запутанный, эти две пары, «колеблющиеся, не колебание» закончилось запутанное, также, сообщают исследователи на этой неделе по своей природе.«Это — абсолютно удивительный эксперимент», говорят Джек Харрис из Йельского университета, один из многих физиков, стремящихся показать квантовые результаты в вибрационных лучах и других «макроскопических» механических устройствах.

Эксперимент иона не разбил их усилия к удару, он говорит, потому что несмотря на то, что это запутывает механическое движение, сами ионы являются все еще квантовыми частицами. «Это — больше макроскопическое, чем механическое, которое мы после», говорит Харрис. Действительно, он и другие надеются проверить, запрещает ли некоторый пока еще неоткрытый принцип квантовую странность в объектах, содержащих много миллиардов атомов.

Для их части исследователи NIST надеются использовать ионы для вылепления квантового компьютера, который, благодаря квантовой странности, мог решить проблемы, загоняющие стандартные компьютеры в угол. «Много технологий, которые мы разработали для этого эксперимента, будет крайне важным для того, чтобы сделать квантовый компьютер с заманенными в ловушку ионами», говорит Джост. Однако создание квантового компьютера, вероятно, будет еще более трудным, чем создание элементарной квантовой машины.


Добавить комментарий