Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Po raz pierwszy w historii udało się stworzyć efekt kwantowy w świecie, który może dojrzeć ludzkie oko. Naukowcy z University of California, Santa Barbara, wywołali interakcję pomiędzy kubitem a rezonatorem piezoelektrycznym wielkości 50 mikrometrów.

W artykule opublikowanym w piśmie Nature, doktorant Aaron O'Connell oraz profesorowie John Martinis i Andrew Cleland, opisują, w jaki sposób schłodzili rezonator aż osiągnął on stan spoczynkowy (czyli przestał niemal całkowicie się poruszać) i użyli pojedynczego kwanta energii, by wywołać w nim wibracje.

To ważny dowód na prawdziwość teorii kwantowej oraz znaczący krok w badaniach nad urządzeniami nanomechanicznymi - stwierdził Cleland.

Uczeni zaprojektowali rezonator, który działa podobnie do rezonatorów w telefonach komórkowych. Pracuje on jednak przy wyższych częstotliwościach. Połączyli go następnie z urządzeniem służącym do obliczeń kwantowych - nadprzewodzącym kubitem. Całość schłodzili do temperatury bliskiej zeru absolutnemu.

Następnie udowodnili, że rezonator zachowuje się tak, jak przewidują zasady mechaniki kwantowej. Byli w stanie stworzyć pojedynczy foton i obserwowali, jak dochodzi do wymiany energii pomiędzy kubitem a rezonatorem. Podczas tej wymiany były one ze sobą kwantowo splątane, co oznacza, że pomiar dokonywany na kubicie prowadził do zmian wibracji rezonatora.

Podczas kolejnych eksperymentów uczeni wprowadzili rezonator w superpozycję, a więc stan, który reprezentował jednocześnie dwa stany, odpowiedniki 0 i 1. To energetyczny odpowiednik sytuacji, w której przedmiot znajdowałby się jednocześnie w dwóch róznych miejscach. Następnie dowiedli, że rezonator nadal zachowuje się zgodnie z prawami mechaniki kwantowej, a nie klasycznej.

Share this post


Link to post
Share on other sites

To coś jak ja: i chciałbym i nie chce mi się. Widać potrzebuję kopa w dupę na uruchomienie dekoherencji. :D

 

Poza tym przypomina mi się dowcip z cyklu barowych dowcipów dla naukowców:

 

Kot Schrödingera wchodzi do baru i nie wchodzi do baru.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hahaha, dobre z tym kotem xD

 

A skoro udaje się już robić takie rzeczy, to jesteśmy chyba na prostej drodze do teleportacji lub przesyłania danych z niewiarygodną prędkością ('natychmiast').

Share this post


Link to post
Share on other sites

co to jest 'nadprzewodzacy kubit' ?

 

ps. 'kwanta energii' -> 'kwantu energii'

Share this post


Link to post
Share on other sites

Hahaha, dobre z tym kotem xD

 

A skoro udaje się już robić takie rzeczy, to jesteśmy chyba na prostej drodze do teleportacji lub przesyłania danych z niewiarygodną prędkością ('natychmiast').

 

A co na to Panowie EPR ? I nie przyjmuję do wiadomości, że Bell już z nimi to załatwił. Przy okazji, czy ktoś z wiedzących mógłby wyjaśnić przystępnym wojskowym językiem w jaki sposób Bell zniknął paradoks EPR ? Rozumiem, że Bell dowiódł, że nie mogą istnieć "zmienne ukryte" ale w jaki sposób znika sam paradoks?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeśli w danym momencie istnieje tylko przeszłość - rzeczywiście korelacje powinny spełniać nierówności Bella.

Weźmy natomiast obraz rzeczywistości jak w spojrzeniu na mechanikę Lagrangea (jak OTW, EM ... a nawet QFT) przez optymalizację czterowymiarowego działania - tzw. Einsteinowski 'block universe' - żyjemy w optymalnie wybranym czterowymiarowym rozwiązaniu 'zawartości' czasoprzestrzeni i poruszamy się wzdłuż jej kierunku czasowego.

Wielu ludziom nie podoba się ten deterministyczny obraz bo ponoć jest sprzeczny z wolną wolą ... ale tak nie jest! - z emergencją świadomości dostaliśmy osobny punkt widzenie z perspektywy którego to my podejmujemy decyzję - przyszłość jest zdeterminowana, ale na podstawie naszych przyszłych decyzji.

 

W takim spojrzeniu podstawowymi bytami są trajektorie (cząstek) - to jest nietrywialne ale okazuje się że już maksymalizujący niewiedzę/entropię - jednorodny rozkład wśród takich bytów, daje coś podobnego w termodynamicznym zachowaniu do mechaniki kwantowej (zbieganie do gęstości prawdopodobieństwa tego samego stanu podstawowego - wszystko chce deekscytować).

Jego korelacje nie spełniają nierówności Bella, tylko są z 'kwadratami' jak w mechanice kwantowej.

http://prl.aps.org/abstract/PRL/v102/i16/e160602

Czyli w fizyce te 'kwadraty' mogą się brać z tego że trajektorie cząstek nie kończą się w danym momencie, tylko idą dalej w przyszłość - intuicyjne przez 'naprężenie' nie z jednego, tylko z obu kierunków czasowych.

 

Czyli fizyka może być obiektywna - nawet gdy nie wiemy, fizyka jednak wie - kot albo żyje/wchodzi do baru albo nie ... pod warunkiem że jest deterministyczna - czyli sama radzi sobie ze swoimi pytaniami: coś fizycznie się konkretnie dzieje podczas procesu który nazywamy kolapsem funkcji falowej.

Zapraszam do dyskusji:

http://www.racjonalista.pl/forum.php/s,309661

Share this post


Link to post
Share on other sites
Hahaha, dobre z tym kotem xD

 

Niestety, nie pamiętam teraz gdzie ten filmik z wykładem był, ale ryczałem na nim ze śmiechu. Mnóstwo tego było.

 

Neutrino wpada do baru. Barman: co podać? Neutrino: nic, ja tu tylko przelotem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Niestety, nie pamiętam teraz gdzie ten filmik z wykładem był, ale ryczałem na nim ze śmiechu. Mnóstwo tego było.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dzięki. Taki już ze mnie hum, że kocham naukę i rozumiem te dowcipy. :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) informują o materiale, który może stać się „krzemem komputerów kwantowych”. Nowo odkryte właściwości ditellurku uranu (UTe2) wskazują, że może być on wyjątkowo odporny na jeden z największych problemów trapiących informatykę przyszłości, problem zachowania kwantowej koherencji. Stany kwantowe są niezwykle delikatne i ulegają zniszczeniu pod wpływem czynników zewnętrznych. Dotychczas nikomu nie udało się w sposób praktyczny do masowego zastosowania rozwiązać problemu istnienia kubitów (kwantowych bitów) na tyle długo, by można było przeprowadzić obliczenia zanim ich stany kwantowe ulegną zniszczeniu.
      Materiałem, który może pomóc w przezwyciężeniu tych problemów jest nadprzewodzący UTe2. Okazało się bowiem, że jest on niezwykle odporny na działanie zewnętrznego pola magnetycznego, co jest ewenementem wśród nadprzewodników. Nick Butch, fizyk z NIST mówi, że ta właściwość czyni go atrakcyjnym przedmiotem badań dla specjalistów rozwijających komputery kwantowe. To potencjalny krzem wieku informatyki kwantowej. Można by użyć ditellurku uranu do uzyskania kubitów w wydajnym komputerze kwantowym, stwierdza uczony.
      W zwykłych przewodnikach elektrony podróżują jako indywidualne cząstki. Jednak w nadprzewodnikach tworzą one pary Coopera, czyli oddziałujące ze sobą pary elektronów. Mają one połówkowe spiny skierowane w przeciwne strony i ich spin całkowity wynosi 0. To właśnie istnienie par Coopera zapewnia nadprzewodnictwo.
      Istnieje jednak niewielka liczba nadprzewodników, i UTe2 wydaje się do nich należeć, gdzie spin par Coopera może przyjmować nie jedną, a trzy różne konfiguracje, w tym i taką, gdzie spiny obu elektronów są równoległe, a spin całkowity przyjmuje wartość -1, 0 i +1. Wówczas mówimy o nadprzewodniku topologicznym. Wykazuje on dużą odporność na działania czynników zewnętrznych. Taki równoległy spin może podtrzymać działanie komputera. W tym przypadku nie dochodzi do spontanicznego zaniku stanu z powodu fluktuacji kwantowych, mówi Butch.
      Potrzebujemy topologicznych przewodników, gdyż mogą nam one zapewnić bezbłędnie działające kubity. Mogą mieć one bardzo długie czasy życie. Topologiczne nadprzewodniki to alternatywny sposób na zbudowanie komputera kwantowego, gdyż chronią one stany kwantowe przed wpływami zewnętrznymi, wyjaśnia Butch.
      Wraz ze swoim zespołem prowadził on badania nad magnesami bazującymi na uranie i zainteresował się bliżej ditellurkiem uranu.
      UTe2 został po raz pierwszy pozyskany w latach 70. XX wieku i nawet dość niedawne artykuły naukowe opisywały to jako nieciekawy materiał. My uzyskaliśmy go jako materiał uboczny podczas syntezy innego materiału. Postanowiliśmy go jednak zbadać, by sprawdzić, czy nie ma on jakichś właściwości, które inni przeoczyli. Szybko zdaliśmy sobie sprawę, że mamy w rękach coś specjalnego, mówi Butch.
      Szczegółowe badania wykazały, że UTe2 jest w bardzo niskich temperaturach nadprzewodnikiem, a jego właściwości nadprzewodzące przypominają te rzadkie nadprzewodniki, które są jednocześnie ferromagnetykami. Jednak UTe2 nie jest ferromagnetykiem. Już samo to czyni go wyjątkowym, stwierdza Butch. Okazało się też, że jest wyjątkowo odporny na zewnętrzne pole magnetyczne. Zwykle pole magnetyczne niszczy nadprzewodnictwo. Jednak okazało się, że UTe2 wykazuje właściwości nadprzewodzące w polu magnetycznym o natężeniu do 35 tesli. To wielokrotnie więcej niż wytrzymuje większość niskotemperaturowych nadprzewodników topologicznych.
      Mimo, że jeszcze nie zdobyto jednoznacznego dowodu, iż UTe2 jest nadprzewodnikiem topologicznym, Butch mówi, że jego niezwykła odporność na działanie pola magnetycznego wskazuje, że jest nadprzewodnikiem, w którym pary Coopera przyjmują różne wartości spinu.
      Zdaniem naukowców z NIST dalsze badania nad tym materiałem pozwolą nam lepiej zrozumieć jego właściwości oraz, być może, samo zjawisko nadprzewodnictwa. Może zrozumiemy, co stabilizuje tego typu nadprzewodniki. Głównym celem prac nad nadprzewodnikami jest bowiem zrozumienie tego zjawiska na tyle, byśmy wiedzieli, gdzie szukać materiałów nadprzewodzących. Teraz tego nie potrafimy. Nie wiemy, co jest ich główną cechą. Mamy nadzieję, że ten materiał nam to zdradzi, dodaje Butch.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii poinformowali o splątaniu 18 kubitów. To największa jak dotychczas liczba splątanych kubitów z zachowaniem kontroli nad pojedynczym kubitem. Jako, że każdy z kubitów może reprezentować 2 stany, możemy w tym przypadku uzyskać 262 144 kombinacje ich stanów (218).
      Artykuł opisujący osiągnięcie Xi-Lin Wanga i jego kolegów został opublikowany na łamach Physical Review Letters.
      W artykule informujemy o splątaniu 18 kubitów, co rozszerza efektywną przestrzeń Hilberta do 262 144 wymiarów z pełną kontrolą o trzech stopniach swobody dla sześciu fotonów, w tym z kontrolą ich polaryzacji, orbitalnego momentu pędu oraz drogi, stwierdził współautor badań Chao-Yang Lu. To największa jak dotąd liczba splątanych kubitów. Splątywanie coraz większej liczby kubitów interesuje nie tylko specjalistów zajmujących się badaniami podstawowymi. Stanowi to jedno z głównych wyzwań informatyki kwantowej.
      Istnieją dwa sposoby na splątanie większej liczby kubitów. Można albo dodawać kolejne cząstki do już splątanych, albo wykorzystywać dodatkowe stopnie swobody splątanych cząstek. Gdy korzystamy z dodatkowych stopni swobody mówimy o hipersplątaniu. Jak dotychczas największymi osiągnięciami na tym polu było splątanie 14 jonów z jednym stopniem swobody oraz pięciu fotonów z dwoma stopniami swobody, co odpowiada 10 kubitom. Mimo, że przejście od dwóch do trzech stopni swobody stanowi poważne wyzwanie, chińskim naukowcom udało się uzyskać nie tylko trzy stopnie swobody, ale i zwiększyć liczbę fotonów do sześciu, przez co uzyskali 18 splątanych kubitów.
      Użycie dodatkowych stopni swobody niesie ze sobą liczne korzyści. Na przykład zwiększenie z dwóch do trzech stopni swobody oznacza, że każdy foton może znajdować się nie w czterech, a w ośmiu różnych stanach. Ponadto hipersplątany 18-kkubitowy stan z trzema stopniami swobody jest o 13 rzędów wielkości bardziej efektywny niż  18-kubitowy stan składający się z 18 fotonów o pojedynczym stopniu swobody.
      Dzięki naszej pracy uzyskaliśmy nową platformę do optycznego przetwarzania informacji kwantowej. Możliwość kontrolowania 18 kubitów pozwala nam na przeprowadzenie niedostępnych dotychczas badań, takich jak na przykład wykorzystanie kodu Raussendorfa-Harringtona-Goyala do korekcji błędów czy teleportacji trzech stopni swobody pojedynczego fotonu, mówi Lu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas odbywającego się właśnie dorocznego spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego specjaliści z IBM-a poinformowali o dokonaniu trzech przełomowych kroków, dzięki którym zbudowanie komputera kwantowego stanie się możliwe jeszcze za naszego życia.
      Jednym z najważniejszych wyzwań stojących przed ekspertami zajmującymi się kwantowymi komputerami jest dekoherencja. To wywołana oddziaływaniem czynników zewnętrznych utrata właściwości kwantowych przez kubity - kwantowe bity. Koherencja wprowadza błędy do obliczeń kwantowych. Jednak jeśli udałoby się utrzymać kwantowe bity przez wystarczająco długi czas można by przeprowadzić korektę błędów.
      Eksperci z IBM-a eksperymentowali ostatnio z „trójwymiarowymi“ nadprzewodzącymi kubitami, które zostały opracowane na Yale University. Ich prace pozwoliły na dokonanie przełomu. Udało się im utrzymać stan kwantowy kubitu przez 100 mikrosekund. To 2 do 4 razy więcej niż poprzednie rekordy. A co najważniejsze, to na tyle długo by przeprowadzić korekcję błędów na kubitach 3D.
      Drugi z przełomowych kroków to powstrzymanie dekoherencji zwykłego „dwuwymiarowego“ kubitu przez 10 mikrosekund. W przypadku takich kubitów wystarczy to do przeprowadzenia korekcji błędów.
      Utrzymanie przez tak długi czas kubitu pozwoliło na dokonanie trzeciego z przełomów. Udało się bowiem przeprowadzić na dwóch kubitach operację CNOT (controlled-NOT) z dokładnością 95-98 procent. To niezwykle ważne osiągnięcie, gdyż bramka CNOT w połączeniu z prostszymi bramkami kubitowymi może być skonfigurowana do przeprowadzenia dowolnej operacji logicznej.
      Od połowy 2009 roku IBM udoskonalił wiele technik związanych z komputerami kwantowymi. Najprzeróżniejsze aspekty związane z takimi maszynami udoskonalono od 100 do 1000 razy. W sumie wszystkie te techniki są bardzo bliskie spełnienia minimalnych wymagań stawianych przed praktycznym komputerem kwantowym.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na University of California, Santa Barbara, powstał pierwszy komputer kwantowy, w którym połączono procesor z pamięcią. Odtworzono zatem, tym razem jednak w maszynie kwantowej, architekturę von Neumanna. Był to pierwszy rodzaj architektury komputera (jego autorami, obok von Neumanna byli John Mauchly i John Eckert). Jej najważniejszą cechą było przechowywanie danych wraz z instrukcjami. Zanim powstała architektura von Neumanna przeprogramowywanie komputerów mogło się odbywać jedynie poprzez ich fizyczną rekonfigurację.
      Pojawienie się pierwszego w pełni funkcjonalnego komputera kwantowego jest wciąż bardzo odległe w czasie, jednak połączenie procesora i pamięci to ważny krok w stworzeniu kwantowej maszyny. Dzięki temu programowanie i kontrolowanie komputera staje się znacznie prostsze.
      Obecnie jedynym dostępnym komercyjnie urządzeniem, które do obliczeń wykorzystuje zjawiska kwantowe, jest komputer firmy D-Wave. Jego architektura przypomina jednak rozwiązania sprzed epoki pojawienia się architektury von Neumanna. Jedyny egzemplarz komputera D-Wave kupił ponoć Lockheed Martin.
      Każdy obecnie używany komputer bazuje na architekturze von Neumanna, a my stworzyliśmy jej kwantowy odpowiednik - mówi Matteo Mariantoni, główny autor badań.
      Komputer z Uniwersytetu Kalifornijskiego korzysta z obwodów elektrycznych, które są schładzane do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Wówczas działają jak nadprzewodniki i zachodzą w nich zjawiska kwantowe. Mariantoni mówi, że wykorzystano układy, które mogą być tworzone za pomocy współczesnych technik używanych w przemyśle półprzewodnikowym, a dzięki nadprzewodzącym obwodom możliwe było umieszczenie procesora i pamięci na jednym układzie i uzyskanie architektury von Neumanna.
      Wspomniany komputer to maszyna wykorzystująca dwa kubity (kwantowe bity), które komunikują się za pomocą kwantowej szyny. Każdy z kubitów jest też połączony z układem pamięci, w którym może zapisać swój obecny stan w celu jego późniejszego wykorzystania. Pamięć działa zatem tak, jak układ RAM w tradycyjnym komputerze. Kubity łączą się z pamięcią za pośrednictwem obwodów zwanych rezonatorami, które przez krótki czas mogą przechowywać stan kubitu.
      W kwantowej architekturze von Neumanna uruchomiliśmy kwantową transformację Fouriera oraz trzykubitową bramkę Toffoliego - kluczowe kwantowe obwody logiczne, które posłużą nam do dalszych prac nad kwantowym komptuerem - mówi Mariantoni.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Southern California pokazali, w jaki sposób można poradzić sobie z jednym z najpoważniejszych przeszkód, z jakimi zmagają się specjaliści pracujący nad komputerami kwantowymi. Zespół profesora Susumu Takahashiego znacząco obniżył ryzyko pojawienia się dekoherencji.
      W komputerach kwantowych dane będą zapisywane w postaci kubitów i będą korzystały z praw mechaniki kwantowej. Z praw tych wiemy, że nośnik informacji nie będzie miał ustalonej wartości „0„ lub „1„ jak ma to miejsce w tradycyjnych komputerach. Będzie on przyjmował obie wartości jednocześnie. Obecnie np. w trzech bitach, z których każdy może przyjąć wartość „0„ lub „1„ możemy zapisać 8 różnych kombinacji, jednak w danym momencie zapiszemy tylko jedną z nich i na jednej wykonamy działania. W kubitach możemy zapisać jednocześnie wszystkie 8 kombinacji i jednocześnie wykonać na nich działania.
      Niestety, poważnym problemem jest fakt, że stany kwantowe są bardzo nietrwałe. Pod wpływem  oddziaływania z czynnikami zewnętrznymi kubity tracą stany kwantowe i stają się „zwykłymi" bitami.
      Już wcześniej uczeni z University of British Columbia, biorąc pod uwagę wszystkie potencjalne źródła dekoherencji, przedstawili je jako funkcję temperatury, pola magnetycznego i stężenia izotopów i wyliczyli, że idealnymi warunkami dla pracy z kubitami są takie, w których uda się 1000-krotnie obniżyć oddziaływanie czynników dekoherencji.
      Czynniki dekoherencji możemy podzielić na dwie grupy. Jedna z nich to te, które są częściami samego systemu kubitów, a druga to czynniki zewnętrzne, pojawiające się np. z powodu niedoskonałości systemu.
      Zespół Takahashiego badał pojedyncze kryształy molekularnego magnesu. Magnesy takie są bardzo czyste, co eliminuje dekoherencję zewnętrzną, uczeni mogli się zatem skupić na obliczaniu dekoherencji wewnętrznej. Uczeni wykorzystali silne pole magnetyczne do obniżenia wpływu czynników dekoherencji.
      Po raz pierwszy byliśmy w stanie dokładnie przewidzieć i kontrolować wszystkie czynniki dekoherencji w złożonym systemie - w tym przypadku była do duża molekuła magnetyczna - mówi Phil Stamp z University of British Columbia. To znacząco zwiększyło siłę sygnału kubitu, co z kolei spowodowało, że jego wykrycie stało się znacznie łatwiejsze - stwierdził Takahashi.
      Eksperymenty wykazały, że możliwe jest utrzymanie idealnych warunków dla kubitu przez około 500 mikrosekund. To bardzo długo, dlatego też uczeni mówią o przełomie w badaniach nad komputerami kwantowymi.
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...