Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Niemcy zmierzyli najkrótszy w historii odcinek czasu

Recommended Posts

Niemieccy fizycy z Uniwersytetu im. Goethego we Frankfurcie dokonali najkrótszego w historii pomiaru czasu. We współpracy z naukowcami z DESY (Niemiecki Synchrotron Elektronowy) w Hamburgu i Instytutu Fritza Habera w Berlinie zmierzyli czas przejścia światła przez molekułę. Dokonany pomiar mieści się w przedziale zeptosekund.

W 1999 roku egipski chemik Ahmed Zewail otrzymał Nagrodę Nobla za zmierzenie prędkości, z jaką molekuły zmieniają kształt. Wykorzystując laser stwierdził, że tworzenie się i rozpadanie wiązań chemicznych odbywa się w ciągu femtosekund. Jedna femtosekunda to zaś 0,000000000000001 sekundy (10-15 s).

Teraz zespół profesora Reinharda Dörnera po raz pierwszy w historii dokonał pomiarów odcinków czasu, które są o cały rząd wielkości krótsze od femtosekundy. Niemcy zmierzyli, ile czasu zajmuje fotonowi przejście przez molekułę wodoru. Okazało się, że dla średniej długości wiązania molekuły czas ten wynosi 247 zeptosekund. To najkrótszy odcinek czasu, jaki kiedykolwiek udało się zmierzyć. Jedna zeptosekunda to 10-21 sekundy.

Pomiarów dokonano wykorzystując molekułę H2, którą wzbudzono w akceleratorze za pomocą promieniowania rentgenowskiego. Energia promieni została dobrana tak, by pojedynczy foton wystarczył do wyrzucenia obu elektronów z molekuły.
Elektrony zachowują się jednocześnie jak cząstki i fale. Wyrzucenie pierwszego z nich skutkowało pojawieniem się fali, po chwili zaś dołączyła fala drugiego elektronu. Z kolei foton zachowywał się jak płaski kamyk, który dwukrotnie skakał po falach.

Jako, że znaliśmy orientację przestrzenną molekuły wodoru, wykorzystaliśmy interferencję fal obu elektronów, by dokładnie obliczyć, kiedy foton dotarł do pierwszego, a kiedy do drugiego atomu wodoru. Okazało się, że czas, jaki zajęło fotonowi przejście pomiędzy atomami, wynosi do 247 zeptosekund, w zależności od tego, jak daleko z punktu widzenia fotonu znajdowały się oba atomy, wyjaśnia Sven Grudmann.

Profesor Reinhard Dörner dodaje: Po raz pierwszy udało się zaobserwować, że elektrony w molekule nie reagują na światło w tym samym czasie. Opóźnienie ma miejsce, gdyż informacja w molekule rozprzestrzenia się z prędkością światła. Dzięki tym badaniom możemy udoskonalić naszą technologię i wykorzystać ją do innych badań.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przez kwantowców mówi się że kolaps funkcji falowej jest natychmiastowy i "shut up and calculate" - jest dosłownie zakaz pytania się o szczegóły.

Na szczęście pomiary dochodzą do tych rozdzielczości czasowych (tutaj czy "Delay in photoemission": https://science.sciencemag.org/content/328/5986/1658  ) czy przestrzennych (dosłownie zdjęcia orbitali jako średnie pozycje elektronów: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404  ), więc może w końcu uda się zacząć pytać o szczegóły tych procesów.

Np. fala EM musi mieć przynajmniej ~jeden okres, czyli kilkaset nanometrów dla fotonów optycznych - wyprodukowanie ich trwa w femtosekundach ... no więc co konkretnie dzieje się w atomie w tym czasie - podczas takiej deekscytacji?

Share this post


Link to post
Share on other sites
45 minut temu, Jarek Duda napisał:

Przez kwantowców mówi się że kolaps funkcji falowej jest natychmiastowy i "shut up and calculate" - jest dosłownie zakaz pytania się o szczegóły.


1) Czas przejścia pomiędzy poziomami energetycznymi w atomie nie jest czasem kolapsu kwantowego, z niewyjaśnionych powodów błędnie utożsamia kolega te 2 "zjawiska". Jest to tym dziwniejsze, że prawidłowo (wy)tłumaczono to koledze wiele lat temu na Physics Stack Exchange.
2) Jeśli chce kolega sobie policzyć ile trwa dla niego praktyczny kolaps funkcji falowej, to musi sobie policzyć dla przykładu czas dekoherencji 1 kg wody w powietrzu w temperaturze pokojowej. Ok, nie będę złośliwy: niech będzie to czas dekoherencji 1.5 kg gluta białkowo-tłuszczowo-wodnego (nie żeby wynik różnił się istotnie) :P
Co ważne, pomimo praktycznemu 0 i tak nie ma on żadnego znaczenia dla skal czasowych procesów które da się badać, dokładnie z tych samych powodów, dla których można pozwolić sobie na bardzo długi czas odczytywania wyniku zmierzonego na stoperze.
3) Nie ma "zakazu pytania się o szczegóły" :P Pytania dla mechaniki kwantowej zadaje się za pomocą operatorów, muszą one odpowiadać możliwym do przeprowadzenia eksperymentom. Jak uda się koledze sformułować coś ciekawego w tym języku, to mechanika kwantowa grzecznie odpowie za pomocą prawdopodobieństw, albo wartości średnich. Problemy kolegi są logicznie równoważne do "no ale którą szczelinę wybrał foton tworząc fragment obrazu interferencyjnego". Nie ma fundamentalnej odpowiedzi. Tak rozumiane detale tego co się dzieje w atomie to są jedynie superpozycje nieskończonej ilości możliwości ograniczonych przez wyniki obserwacji.
Sam sferyczny potencjał jądra to jedynie średnie przybliżenie, można by liczyć oddziaływanie elektronów z "chmurą kwarkowo-gluonową", aby poznać "detale". Czy muszę tłumaczyć dlaczego nikt tego nie robi w praktyce, i dlaczego nie ma to najmniejszego praktycznego sensu? I dalej, można liczyć struny. Na chwilę obecną to dopiero są ostateczne detale!

4) Może po prostu czas zacząć liczyć? Bo zajmuje się kolega "filozoficznymi" aspektami teorii którą bardzo słabo operuje na poziomie technicznym.
5) Wszystkiemu winni są kwantowcy, masoni i cykliści.

Share this post


Link to post
Share on other sites

atom wzbudzony -> atom w stanie podstawowym + foton

Taki foton "trwa" ~femtosekundy, co się wtedy konkretnie dzieje? Foton to fala elektromagnetyczna - jaka konkretnie? Podstawowe pytania o których praktycznie nic nie wiemy ...

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 minuty temu, Jarek Duda napisał:

Taki foton "trwa" ~femtosekundy, co się wtedy konkretnie dzieje? Foton to fala elektromagnetyczna - jaka konkretnie? Podstawowe pytania o których praktycznie nic nie wiemy ...

Czuję się trolowany, bo kolega najwyraźniej nawet nie stara się czytać odpowiedzi ze zrozumieniem. Zero polemiki, odniesienia się do wypunktowanych argumentów itd.
Tutaj odpowiedzią jest:

13 minut temu, peceed napisał:

Problemy kolegi są logicznie równoważne do "no ale którą szczelinę wybrał foton tworząc fragment obrazu interferencyjnego". Nie ma fundamentalnej odpowiedzi. Tak rozumiane detale tego co się dzieje w atomie to są jedynie superpozycje nieskończonej ilości możliwości ograniczonych przez wyniki obserwacji.

I tyle w temacie. "Konkrety" nie istnieją.
Powód jest dokładnie taki sam jak ten, z powodu którego elektron nie ma smaku, faktury ani koloru. Takie pytania (o konkrety) nie mają sensu logicznego.


I wciąż polecam poczytać Feynmanna piszącego o swoim ojcu, który zadawał dokładnie takie same pytania! To powinno zapalić koledze lampkę ostrzegawczą.
To nie jest tak, że "nic nie wiemy o tych pytaniach". Wiemy o nich bardzo wiele,  określając rzecz w potocznym języku: są one po prostu głupie.
Fizyka narzuca wiele ograniczeń na to jakie pytania mają sens a jakie nie, i sama poprawność gramatyczna zdań zakończonych pytajnikiem po prostu nie wystarcza:
 

27 minut temu, peceed napisał:

Pytania dla mechaniki kwantowej zadaje się za pomocą operatorów, muszą one odpowiadać możliwym do przeprowadzenia eksperymentom. Jak uda się koledze sformułować coś ciekawego w tym języku, to mechanika kwantowa grzecznie odpowie za pomocą prawdopodobieństw, albo wartości średnich.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minut temu, peceed napisał:

I tyle w temacie. "Konkrety" nie istnieją.
Powód jest dokładnie taki sam jak ten, z powodu którego elektron nie ma smaku, faktury ani koloru. Takie pytania (o konkrety) nie mają sensu logicznego.

 

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć. Pytanie o to co się dzieje pomiędzy 'nie ma sensu' a 'foton leci' jest uprawnione. To że model matematyczny nie dostarcza opisu nie jest wystarczającym powodem by pytań nie zadawać. Co do faktury elektronu - trąci arogancją takie stwierdzenie z ust osoby, która nigdy nie widziała elektronu z bliska.

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
26 minutes ago, peceed said:

"Konkrety" nie istnieją.

 

1 minute ago, Jajcenty said:

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć.

No właśnie, mamy "zakon nie pytaj" (jeszcze "stringowi krzyżowcy" ; ) ... oraz na szczęście eksperymentatorów którzy mają to gdzieś i po prostu pytają bezpośrednio naturę, jednak dostając konkretne odpowiedzi, np.:

- o czas przelotu fotonu/fali EM przez orbital tutaj: https://science.sciencemag.org/content/370/6514/339

- o jednak niezerowy czas fotoemisji: https://science.sciencemag.org/content/328/5986/1658

- o pozycję elektronu w orbitalu: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

oraz na szczęście eksperymentatorów którzy mają to gdzieś i po prostu pytają bezpośrednio naturę, jednak dostając konkretne odpowiedzi, np.:

- o czas przelotu fotonu/fali EM przez orbital tutaj: https://science.sciencemag.org/content/370/6514/339
[...]
- o pozycję elektronu w orbitalu: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404

Proponuję Jarku na spokojnie przeczytać choćby abstrakty tych prac. Nikt tam takich pytań nie stawia, tym bardziej nie otrzymuje na nie odpowiedzi.

4 godziny temu, Jarek Duda napisał:

no więc co konkretnie dzieje się w atomie w tym czasie - podczas takiej deekscytacji?

Wszystko.

4 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Np. fala EM musi mieć przynajmniej ~jeden okres, czyli kilkaset nanometrów dla fotonów optycznych

Nie wiem jak to skomentować, więc może jednak nie będę próbował...

Godzinę temu, Jajcenty napisał:

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć.

Kiedy? :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 minuty temu, Jajcenty napisał:

Ale 'potem' konkrety zaczynają istnieć.

Nie. Konkrety pomiędzy pomiarami nigdy nie zaczynają istnieć. Warto pamiętać że każdy pomiar oddziałuje, więc nigdy nie można powiedzieć że zmierzona wielkość była taka przed pomiarem i my tylko uzyskaliśmy wiedzę na jej temat, tylko zmieniliśmy stan układu, w fundamentalnie przypadkowy sposób,  na taki, w którym możemy znać pewną mierzoną wielkość.

28 minut temu, Jajcenty napisał:

Pytanie o to co się dzieje pomiędzy 'nie ma sensu' a 'foton leci' jest uprawnione.

Nigdy w życiu. Można jedynie zastanawiać się, co może się dziać. I to pomijając fakt, że "foton leci" w praktyce nigdy nie oznacza zasuwającego w przestrzeni punkciku, o fotonie dowiadujemy się że gdzieś był jak go złapiemy. Zatem rozpatrywanie "foton leci tutaj" ma sens tylko jako jedna z "zespolonych alternatyw". Każdy konkret między pomiarami to tylko "element domysłu odnośnie możliwości", abstrakcja która może być rozumiana jako parametryzacja  przestrzeni możliwości.

32 minuty temu, Jajcenty napisał:

To że model matematyczny nie dostarcza opisu nie jest wystarczającym powodem by pytań nie zadawać.

bla bla bla gul gul?

Że co, pytanie nie miało fizycznego sensu? No właśnie. Tylko że ten sens nie pojawia się w momencie kiedy używamy słów występujących w fizyce z użyciem poprawnej gramatyki, to nie wystarcza. Potrzebny jest matematyczny model w którym pytania mają precyzyjną formę.
Matematyczny model opisujący rzeczywistość musi perfekcyjnie opisywać wyniki eksperymentów i nic ponadto, na pewno nie musi dawać odpowiedzi na pytania nie należące do tego modelu! Mechanika kwantowa nie jest od tego mówić o pytaniach mających sens wyłącznie w mechanice klasycznej.
 

36 minut temu, Jajcenty napisał:

Co do faktury elektronu - trąci arogancją takie stwierdzenie z ust osoby, która nigdy nie widziała elektronu z bliska.

To już trąci trollowaniem.

44 minuty temu, Jarek Duda napisał:

No właśnie, mamy "zakon nie pytaj"

Właściwa religijna analogia to taka, w których teolog hibernatus męczy ludzi na wydziale fizyki pytaniem ile diabłów mieści się na łebku szpilki.
Wielce zdziwiony, że każą mu zmienić pytanie.
Żeby był w stanie zadawać właściwe pytania musi przyswoić odpowiedni system pojęciowy.
"Przyswoić" to piękne słowo trafiające w sedno. "Poznać" to trochę za mało.
Musi kolega przyswoić sobie mechanikę kwantową.

Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

- o czas przelotu fotonu/fali EM przez orbital tutaj: https://science.sciencemag.org/content/370/6514/339

- o jednak niezerowy czas fotoemisji: https://science.sciencemag.org/content/328/5986/1658

- o pozycję elektronu w orbitalu: https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.80.165404

Skąd w ogóle pomysł, że mechanika kwantowa miałaby dawać inne przewidywania wyników eksperymentów?
Słowo "mechanika" nie jest przypadkiem, oznacza to że można sobie budować przybliżenia. Proste modele atomów nie przejmują się detalami i nie ma w tym niczego złego!
Pozycja elektronu w orbitalu to zagadnienie o którym wszystko co istotne odpowiedział Max Born.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Astro, czytałem, tutaj te 247zs to różnica czasu ekscytacji dwóch atomów w molekule wodoru, "zdjęcia orbitali" są z uśrednienia pozycji elektronów opuszczających orbitale.

O jeszcze warto o pomiarze średnich trajektorii interferujących pojedynczych fotonów: https://science.sciencemag.org/content/332/6034/1170

Albo testowanie którymi lusterkami przyleciały interferujące fotony: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.111.240402

Co do długości fali, warto zerknąć na minimalne czasy impulsów laserów.

 

Peceed, odnośnie "ile diabłów mieści się na łebku szpilki.", może lepiej opowiedz nam ile stringów? ;)

Ja osobiście nie lubię wymyślonych koncepcji, staram się używać tylko tych dobrze zweryfikowanych jak np. pole elektromagnetyczne - pytając o jego konfigurację za fotonem czy elektronem.

Edited by Jarek Duda

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minut temu, Astro napisał:

Nikt tam takich pytań nie stawia, tym bardziej nie otrzymuje na nie odpowiedzi.

Ale ważne że nastąpił "match" chwytliwych słów użytych w tytułach :P
Nawet poszukałem sobie otwarte dostępy do tych artykułów i tam nie ma niczego coby wstrząsało mechaniką kwantową.
Po prostu oddziaływania wieloelektronowe są cholernie skomplikowane obliczeniowo.

5 minut temu, Jarek Duda napisał:

"zdjęcia orbitali" są z uśrednienia pozycji elektronów opuszczających orbitale.

No i co w tym dziwnego, że po uśrednieniu iluśtam pomiarów dostajemy "zdjęcia" orbitali?

5 godzin temu, Jarek Duda napisał:

Np. fala EM musi mieć przynajmniej ~jeden okres

Nie ma takiego prawa. Fala elektromagnetyczna nie musi mieć nawet okresu.
 

15 minut temu, Jarek Duda napisał:

O jeszcze warto o pomiarze średnich trajektorii interferujących pojedynczych fotonów: https://science.sciencemag.org/content/332/6034/1170

Albo testowanie którymi lusterkami przyleciały interferujące fotony: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.111.240402

To już przerabialiśmy kilka miesięcy temu, nie ma czegoś takiego jak średnia trajektoria fotonu w lepszym sensie niż sama fala EM.

Cytat

We present surprising experimental evidence regarding the past of photons passing through an interferometer.

Jakby to powiedzieć, już to zdanie określa wartość merytoryczną artykułu. Albowiem dla jakiegokolwiek kompetentnego fizyka nie ma niczego "surprising" w prostych eksperymentach. Stopień "suprajsing" jest bezpośrednio skorelowany ze stopniem niekompetencji teoretycznej eksperymentatorów.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 minutes ago, peceed said:

No i co w tym dziwnego, że po uśrednieniu iluśtam pomiarów dostajemy "zdjęcia" orbitali?

Dla mnie nic dziwnego, ani w tym że tutaj mają jakby mikroskop elektronowy o rozdzielczości subatomowej - określający oryginalną pozycję elektronu w orbitalu na podstawie tego którą komórkę w matrycy aktywuje.

9 minutes ago, peceed said:

Nie ma takiego prawa. Fala elektromagnetyczna nie musi mieć nawet okresu.

Mówimy o fotonach optycznych - które są falami elektromagnetycznymi o bardzo konkretnie określonej energii, pędzie, częstotliwość, momentcie pędu, prędkości ... aczkolwiek o właściwie nieznanej konfiguracji tych pól (bo nie wolno pytać).

Ich długość fali to zwykle kilkaset nanometrów, co odpowiada czasowi w femtosekundach - co np. taki czas oznacza z perspektywy mechanizmu ich produkcji jak deekscytacja atomu?

ps. Niesamowite rzeczy uzyskują w końcu wchodząc w takie konfiguracje pól EM, np. https://en.wikipedia.org/wiki/Orbital_angular_momentum_of_light i https://en.wikipedia.org/wiki/Spin_angular_momentum_of_light czy "węzły światła": https://www.livescience.com/8012-twisted-physics-scientists-create-light-knots.html

z4u7TpmTV3Rp4Lj8575pEA-320-80.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
27 minut temu, peceed napisał:

Matematyczny model opisujący rzeczywistość musi perfekcyjnie opisywać wyniki eksperymentów i nic ponadto,

Ja mam nieco większe wymagania. Dopasować fragment paraboli prostą można z dowolną dokładnością o ile tylko zgodzimy się co do wielkości fragmentu. I to właśnie się dzieje. Ja chciałbym rzecz zobaczyć z nieco większą dokładnością, powiedzmy w rozdzielczości rzędu czasu Plancka, a Ty decydujesz arbitralnie, że poniżej femtosekundy świat nie ma sensu.

27 minut temu, peceed napisał:

bla bla bla gul gul?

Silnie mi się to kojarzy z wiekowym żartem o bacy: coś mi się widzi, że ty tu nie po naukę przyszedłeś, ale żeby po mordzie dostać. W sensie: przyszedłem po naukę, a dostałem propozycję bym zadawał 'sensowne' pytania.

 

Edited by Jajcenty

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minutę temu, Jarek Duda napisał:

co np. taki czas oznacza z perspektywy mechanizmu ich produkcji jak deekscytacja atomu?

oznacza on tyle, że czas produkcji jest nieoznaczony w takim stopniu, jak nieoznaczone jest położenie!

5 minut temu, Jarek Duda napisał:

Mówimy o fotonach optycznych - które są falami elektromagnetycznymi o bardzo konkretnie określonej energii, pędzie, częstotliwość, momentcie pędu, prędkości ...

No nie róbmy sobie jaj. Takie fale to w naszym wszechświecie nie istnieją. A żeby uzyskać choćby zbliżone to musimy mieć wysoką nieoznaczoność położenia  atomów które je emitują (a więc i czasów emisji). Rozumie kolega dowcip? Zastanawia się kolega nad mechanizmami fotoemisji w sytuacji, kiedy w laserze nie wiadomo nawet, które atomy dokonały tej fotoemisji, i ta niewiedza jest kluczowa dla uzyskania sinusoidalnej fali i ustalonej energii.
Myślę że laser to bardzo dobry układ żeby kolega sobie potrenował działanie mechaniki kwantowej. Jak to się dzieje, że te konretne emisje o wielkiej nieoznaczoności energii dają "za szybką"  pięknie określone energie. Wtedy zrozumie też kolega, dlaczego fizycy nie pytają o detale "który atom w laserze argonowym wyemitował elektron". To jest jakościowo identyczny powód dla którego praktycznie nikogo nie interesują detale fotoemisji w rozumieniu klasycznym, dlaczego są całkowicie pomijalne.

16 minut temu, Jajcenty napisał:

Silnie mi się to kojarzy z wiekowym żartem o bacy: coś mi się widzi, że ty tu nie po naukę przyszedłeś, ale żeby po mordzie dostać. W sensie: przyszedłem po naukę, a dostałem propozycję bym zadawał 'sensowne' pytania

Ja się tutaj bardzo wiele uczę, i to interdyscyplinarnie, ale raczej z antropologii, socjologii i psychologii. A może i psychiatrii. Mam nadzieję, że nie dojdziemy do medycyny sądowej :P

19 minut temu, Jajcenty napisał:

Ja chciałbym rzecz zobaczyć z nieco większą dokładnością, powiedzmy w rozdzielczości rzędu czasu Plancka, a Ty decydujesz arbitralnie, że poniżej femtosekundy świat nie ma sensu.

Tak, świat klasyczny w skali atomowej nie ma sensu. Ma sens mechanika kwantowa, ale trzeba jeszcze rozumieć znaczenie pojęcia "ma sens".

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minuty temu, peceed napisał:

Ma sens mechanika kwantowa, ale trzeba jeszcze rozumieć znaczenie pojęcia "ma sens".

Myślę, że identycznie myślał Demokryt o swoich kulkach.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 minutes ago, peceed said:

oznacza on tyle, że czas produkcji jest nieoznaczony w takim stopniu, jak nieoznaczone jest położenie!

Dla "zakonu nie pytam" może być nieokreślone czy nieoznaczone, ale na szczęście eksperymentator ma to w nosie i pyta się bezpośrednio fizyki - dostając konkretne czasy nawet w attosekundach, czy tutaj poniżej :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minut temu, Jarek Duda napisał:

Dla "zakonu nie pytam" może być nieokreślone czy nieoznaczone, ale na szczęście eksperymentator ma to w nosie i pyta się bezpośrednio fizyki

Są bardzo dobre powody, z których powodu fizycy eksperymentalni nie są fizykami teoretycznymi, i absolutnie nie chodzi o wybitną sprawność manualną :P 

Naprawdę dał się kolega nabrać, że średnie czasy mówią wiele o detalach konkretnych procesów albo że uzykane wyniki są fundamentalnie nie do policzenia przy pomocy mechaniki kwantowej?

Przynajmniej obcowanie z tematyką komputerów kwantowych powinno dać koledze do myślenia: powód dla którego chcemy je wykorzystać do rozwiązywania problemów "klasycznych" jest dokładnie tym samym dla którego nie jesteśmy w stanie efektywnie symulować ich pracy. Układy kwantowe są ciężkie do liczenia.
 

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites

A czy jesteśmy w stanie zbadać co dzieje się w centrum gwiazdy? Nie i raczej nigdy nie będziemy.

A czy przeszkadza nam to w budowaniu modeli gwiazdy - aż do centrum, tak żeby były wewnętrznie spójne? Też nie!

To samo z fizyką mikroskopową - pytanie o co tam się konkretnie dzieje, jakie są np. konfiguracje pól EM, co konkretnie dzieje się podczas produkcji fotonu, czy podczas tych 21as fotoemisji   ... pytania które "zakon nie pytam" zakazuje zadawać.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tak, ale nikt nie zadaje pytania ile diabłów siedzi we wnętrzu Słońca...

Share this post


Link to post
Share on other sites

A kto się o to pyta? Ja się pytam szczególnie o konfigurację pola elektromagnetycznego i jego ewolucję, np. w kontekście fotonu optycznego - powstałego podczas deekscytacji atomu.

Share this post


Link to post
Share on other sites
48 minut temu, Jarek Duda napisał:

A czy przeszkadza nam to w budowaniu modeli gwiazdy - aż do centrum, tak żeby były wewnętrznie spójne? Też nie!

No właśnie. Tylko że astronomowie nigdy się nie upierali, że słońce musi być rozgrzaną kulą żelaza.
A kolega wciąż się upiera przy mechanice klasycznej. Kluczową cechą jest wewnętrzna spójność, tę zapewnia tylko mechanika kwantowa.
Ja się boję, że kolega w ogóle sobie tego nie uświadamia, tej fiksacji klasycznej, bo utożsamia ją na jakimś poziomie z rzeczywistością, a mechanikę kwantową uznaje za abstrakcję problemów technicznych w poznawaniu tej rzeczywistości.
 

30 minut temu, Jarek Duda napisał:

a się pytam szczególnie o konfigurację pola elektromagnetycznego

Przykro mi, ale pole elektromagnetyczne nie istnieje w mechanice kwantowej. Tzn. nie w sensie klasyczne pole elektromagnetyczne.
A wszędzie tak gdzie się wydaje że się je umieszcza, jest to jedynie tzw. "trick obliczeniowy" ( tutaj bardzo chciałbym aby kolega wyobraził sobie to sformułowanie wypowiadane przez Michała Wójcika z kabaretu Ani Mru Mru - może lepiej wejdzie ;) ), gdy efektywnie godzimy się zapomnieć o detalach pola kwantowego.
Klasyczne pole elektromagnetyczne to jedynie przybliżenie nie nadające się do opisu rzeczywistości w małych skalach. Można sobie robić w głowie konfiguracje, stawiać przy nich angstremowe podziałki, ale nie mają one nic wspólnego z rzeczywistością. To jest wyłącznie ekstrapolacja opisu granicznego (będącego przybliżeniem) poza ogólny zakres stosowalności.
 

30 minut temu, Jarek Duda napisał:

i jego ewolucję, np. w kontekście fotonu optycznego

O polu EM (klasycznym) to można mówić w kontekście "mnóstwa" fotonów.

 

10 minut temu, peceed napisał:

Ja się boję, że kolega w ogóle sobie tego nie uświadamia, tej fiksacji klasycznej, bo utożsamia ją na jakimś poziomie z rzeczywistością, a mechanikę kwantową uznaje za abstrakcję problemów technicznych w poznawaniu tej rzeczywistości.

To taka filozofia w której mechanika kwantowa ma być opisem efektywnym bardzo skomplikowanych konfiguracji pól klasycznych, często z magicznymi właściwościami.
Niestety to nie działa, mechanika kwantowa daje przewidywania których nie da się odtworzyć z mechaniki klasycznej, a te przewidywania nieszczęśliwie odnoszą się do weryfikowalnych eksperymentalnie własności.

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, peceed said:

pole elektromagnetyczne nie istnieje w mechanice kwantowej

Intrygujące! W takim razie ciekawe co to za potencjał używa równanie Schrodingera, czy co oznacza QED ;)

W praktyce kwantowe modele buduje się zwykle na klasycznych - w tych drugich mamy jedną trajektorię/historię pola optymalizującą działanie ... przejście do kwantowych to rozważenie ich zespołu: trajektorii, diagramów Feynmana w perturbacyjnym QFT ...

Więc pozostaje pytanie: biorąc jeden obiekt z takiego zespołu, jaka konkretnie jest jego konfiguracja np. pola EM fotonów? Też pytania o średnie są dozwolone.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

W takim razie ciekawe co to za potencjał używa równanie Schrodingera

Wyidealizowany. Pewnie nie zastanawiał się kolega jak nieoznaczoność położenia np. jądra wpływa na nieoznaczoność potencjału?

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

W praktyce kwantowe modele buduje się zwykle na klasycznych

Tak jest najwygodniej, gdy się da. Ale te modele klasyczne nie są fundamentalne, one się pojawiają tylko jako granice MK.

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

w tych drugich mamy jedną trajektorię/historię pola optymalizującą działanie ... przejście do kwantowych to rozważenie ich zespołu: trajektorii, diagramów Feynmana w perturbacyjnym QFT

Całki po trajektoriach to najgorsze sformułowanie do zrozumienia istoty mechaniki kwantowej, bardzo łatwo zignorować przestrzeń konieczną do opisu układów wielocząsteczkowych. Pięknie się to wszystko wyobraża dla 1 cząsteczki, ale układy złożone wyglądają całkowicie inaczej niż się to naiwnie wydaje, w tym sensie że ciężko zbudować dobre intuicje.

2 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Więc pozostaje pytanie: biorąc jeden obiekt z takiego zespołu, jaka konkretnie jest jego konfiguracja np. pola EM fotonów?

Biorąc pod uwagę, że trajektorie są całkiem niefizyczne nie ma szans aby istniała klasyczna konfiguracja EM którą można stowarzyszyć z ruchem cząsteczek po tej trajektorii. To raczej nie ma sensu.

 

Edited by peceed

Share this post


Link to post
Share on other sites

Sory ale elektromagnetyzm to praktycznie najbardziej podstawowe oddziaływanie w fizyce, ciężko sobie wyobrazić teorię kwantową bez niego - czyli np. bez oddziaływania elektron-jadro, czy bez fotonów.

Schrodinger rzeczywiście jest sporym uproszczeniem, używającym m.in. wspomniane przybliżenie Borna-Oppenheimera ... poważniejsze modele kwantowe to QFT, zwykle perturbacyjne - zespoły po scenariuszach: diagramach Feynmana ... które używają punktowe cząstki, ale wiemy że z naładowaną jest związane pole elektryczne - wypadałoby do tych diagramów Feynmana dorysować odpowiadające pola EM o co się pytam ... też pamiętając o ich skończonej prędkości propagacja - jak te 247 zeptosekund tutaj na przebycie orbitalu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Istnieje poważne podejrzenie, że niemieccy badacze, którzy jakoby zmierzyli najkrótszy odcinek czasu o długości 247 zeptosekund, nie przedstawili całej prawdy. Podają oni , że zmierzony odcinek oni odcyfrowali na podstawie wykonanej fotografii, którą można zobaczyć na 

beitrag_zeitmessung_zepto_teaser_2_0.jpg.

W rzeczywistości z tego obrazka można cokolwiek odcyfrować, ale jedynie wtedy, gdy już wcześniej wiadomo, jaki ma być końcowy wynik. A końcowy wynik bardzo łatwo jest wyliczyć, gdy jest znana prędkość światła w próżni i odległość między atomami w molekule wodoru H2. Ta odległość wynosi 74 pm, czyli 74*1012 m albo inaczej 740* 1013 m. Prędkość promieniowania w próżni jest w przybliżeniu równa 300 tys. km/s, czyli 3*108 m/s. Gdy impuls promieniowania rentgenowskiego pokonuje drogę 3*108 m w ciągu 1 sekundy, to ten sam impuls pokonuje drogę 740* 1013 m w ciągu 247*1021sekundy, czyli w ciągu 247 zeptosekund. Jest to przybliżony wynik po obliczeniu równania x=(740/3)*1021.

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
      Po raz pierwszy udało się utworzyć i zmierzyć postulowany od dawna stan powiązania pomiędzy atomami. Naukowcy z Wiednia i Innsbrucku wykorzystali laser do spolaryzowania atomów tak bardzo, że z jednej strony miały ładunki dodatnie, z drugiej ujemne. Dzięki temu mogli związać atomy ze sobą. Oddziaływania pomiędzy nimi były znacznie słabsze niż pomiędzy atomami w standardowej molekule, ale na tyle silne, że można było mierzyć ich wartość.
      W atomie jądro o ładunku dodatnim otoczone jest przez chmurę elektronów o ładunku ujemnym. Całość jest obojętna. Jeśli teraz włączymy zewnętrzne pole elektryczne, rozkład ładunków nieco się zmieni. Ładunki dodatnie przemieszczą się w jednym kierunku, ujemne w w drugim i atom będzie posiadał stronę dodatnią i ujemną, stanie się spolaryzowany, mówi profesor Philipp Haslinger.
      Taką polaryzację atomu można uzyskać też za pomocą światła, które jest szybko zmieniającym się polem elektromagnetycznym. Gdy liczne atomy znajdują się blisko siebie, światło polaryzuje je w ten sam sposób. Więc dwa sąsiadujące ze sobą atomy będą zwrócone do siebie przeciwnymi ładunkami, co spowoduje, że będą się przyciągać.
      To bardzo słabe oddziaływanie, zatem eksperyment trzeba prowadzić bardzo ostrożnie, by móc zmierzyć siłę oddziaływania. Gdy atomy mają dużo energii i szybko się poruszają, to przyciąganie natychmiast znika. Dlatego też użyliśmy podczas eksperymentów ultrazimnych atomów, wyjaśnia Mira Maiwöger z Wiedeńskiego Uniwersytetu Technologicznego.
      Naukowcy najpierw złapali atomy w pułapkę i je schłodzili. Następnie pułapka została wyłączona, a uwolnione atomy rozpoczęły swobodny spadek. Taka chmura opadających atomów była niezwykle zimna, jej temperatura była niższa niż 1/1 000 000 kelwina, ale miała na tyle dużo energii, że podczas spadku rozszerzała się. Jeśli jednak na tym etapie atomy zostaną spolaryzowane za pomocą lasera i pojawi się pomiędzy nimi przyciąganie, rozszerzanie się chmury zostaje spowolnione. W ten właśnie sposób można zmierzyć siłę oddziaływania pomiędzy atomami.
      Polaryzowanie indywidualnych atomów za pomocą lasera nie jest niczym nowym. Kluczowym elementem naszego eksperymentu było jednoczesne spolaryzowanie w sposób kontrolowany wielu atomów i stworzenie mierzalnych oddziaływań pomiędzy nimi, dodaje Matthias Sonnleitner, który opracował teoretyczne założenia eksperymentu.
      Autorzy eksperymentu zwracają uwagę, że zmierzone przez nich oddziaływanie może odgrywać ważną rolę w astrofizyce. W pustce kosmosu małe siły mogą odgrywać duża rolę. Po raz pierwszy wykazaliśmy, że promieniowanie elektromagnetyczne może tworzyć oddziaływania pomiędzy atomami, co może rzucić nowe światło na niewyjaśnione obecnie zjawiska astrofizyczne, dodaje Haslinger.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      „Niemożliwy” unipolarny (jednobiegunowy) laser zbudowany przez fizyków z University of Michigan i Universität Regensburg może posłużyć do manipulowania kwantową informacją, potencjalnie zbliżając nas do powstania komputera kwantowego pracującego w temperaturze pokojowej. Laser taki może też przyspieszyć tradycyjne komputery.
      Światło, czyli promieniowanie elektromagnetyczne, to fala oscylująca pomiędzy grzbietami a dolinami, wartościami dodatnimi a ujemnymi, których suma wynosi zero. Dodatni cykl fali elektromagnetycznej może przesuwać ładunki, jak np. elektrony. Jednak następujący po nim cykl ujemny przesuwa ładunek w tył do pozycji wyjściowej. Do kontrolowania przemieszania informacji kwantowej potrzebna byłaby asymetryczna – jednobiegunowa – fala światła. Optimum byłoby uzyskanie całkowicie kierunkowej, unipolarnej „fali”, w której występowałby tylko centralny grzbiet, bez oscylacji. Jednak światło, jeśli ma się przemieszczać, musi oscylować, więc spróbowaliśmy zminimalizować te oscylacje, mówi profesor Mackillo Kira z Michigan.
      Fale składające się tylko z grzbietów lub tylko z dolin są fizycznie niemożliwe. Dlatego też naukowcy uzyskali falę efektywnie jednobiegunową, która składała się z bardzo stromego grzbietu o bardzo wysokiej amplitudzie, któremu po obu stronach towarzyszyły dwie rozciągnięte doliny o niskiej amplitudzie. Taka konstrukcja powodowała, że grzbiet wywierał silny wpływ na ładunek, przesuwając go w pożądanym kierunku, a doliny były zbyt słabe, by przeciągnąć go na pozycję wyjściową.
      Taką falę udało się uzyskać wykorzystując półprzewodnik z cienkich warstw arsenku galu, w którym dochodzi do terahercowej emisji dzięki ruchowi elektronów i dziur. Półprzewodnik został umieszczony przed laserem. Gdy światło w zakresie bliskiej podczerwieni trafiło w półprzewodnik, doszło do oddzielenia się elektronów od dziur. Elektrony poruszyły się w przód. Następnie zostały z powrotem przyciągnięte przez dziury. Gdy elektrony ponownie łączyły się z dziurami, uwolniły energię, którą uzyskały z impulsu laserowego. Energia ta miała postać silnego dodatniego półcyklu w zakresie teraherców, przed i po którym przebiegał słaby, wydłużony półcykl ujemny.
      Uzyskaliśmy w ten sposób zadziwiającą unipolarną emisję terahercową, w którym pojedynczy dodatni półcykl był czterokrotnie wyższy niż oba cykle ujemne. Od wielu lat pracowaliśmy nad impulsami światła o coraz mniejszej liczbie oscylacji. Jednak możliwość wygenerowania terahercowych impulsów tak krótkich, że efektywnie składały się z mniej niż pojedynczego półcyklu oscylacji była czymś niewyobrażalnym, cieszy się profesor Rupert Hubner z Regensburga.
      Naukowcy planują wykorzystać tak uzyskane impulsy do manipulowania elektronami w materiałach kwantowych w temperaturze pokojowej i badania mechanizmów kwantowego przetwarzania informacji. Teraz, gdy wiemy, jak uzyskać unipolarne terahercowe impulsy, możemy spróbować nadać im jeszcze bardziej asymetryczny kształt i lepiej przystosować je do pracy z kubitami w półprzewodnikach, dodaje doktorant Qiannan Wen.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nasz mózg składa się z miliardów neuronów, które muszą być chronione przed wpływem niekorzystnych czynników zewnętrznych. Rolę tej ochrony spełnia bariera krew-mózg. Ta mierząca 650 km wyspecjalizowana bariera między naczyniami krwionośnymi a mózgiem decyduje, jakie substancje mogą do mózgu przeniknąć. Bardzo dobrze spełnia swoją rolę, ale z punktu widzenia chorób neurologicznych jest najgorszym wrogiem współczesnej medycyny. Blokuje bowiem również dostęp leków do mózgu.
      Naukowcy z Yale University poinformowali na łamach Nature Communications, że udało im się opracować molekułę, która na kilka godzin otwiera barierę krew-mózg, umożliwiając dostarczenie leków. Po raz pierwszy udało się kontrolować barierę krew-mózg za pomocą molekuły, mówi profesor Anne Eichmann, jedna z głównych autorek badań.
      Doktor Kevin Boyé dołączył do zespołu profesor Eichmann w 2017 roku i zaczął badać molekułę Unc5B. To receptor śródbłonka, do którego ekspresji dochodzi w komórkach śródbłonka naczyń włosowatych. Uczony zauważył, że pozbawione tego receptora embriony myszy szybko umierały, gdyż nie tworzył się u nich prawidłowy układ krwionośny. To wskazywało, że Unc5B odgrywa ważną rolę w jego powstawaniu. Ponadto stwierdził, że u takich embrionów doszło do znaczącego spadku poziomu białka Claudin-5, które odpowiada za ścisłe przyleganie do siebie komórek śródbłonka w barierze krew-mózg. Naukowcy doszli więc do wniosku, że Unc5B odgrywa ważną rolę w utrzymaniu bariery krew-mózg.
      Nie od dzisiaj wiadomo, że rozwój i funkcjonowanie bariery krew-mózg jest uzależnione od szlaku sygnałowego Wnt. Dotychczas nie były znane powiązania pomiędzy Unc5B a tym szlakiem. Dzięki zaś nowym badaniom naukowcy zauważyli, że Unc5B działa jak regulator tego szlaku.
      Boyé poszedł więc o krok dalej. Pozbawił dorosłe myszy, z już rozwiniętą barierą krew-mózg, receptora Unc5B i okazało się, że gdy go zabrakło, bariera pozostała otwarta. Następnie uczony postanowił sprawdzić, który z ligandów – cząsteczek wiążących się z receptorami i wysyłających sygnały pomiędzy i wewnątrz komórkami – ma wpływ na integralność bariery. Okazało się, że bariera jest otwarta, gdy zabraknie ligandu Netrin-1. Naukowcy opracowali więc przeciwciało, które uniemożliwiało Netrin-1 połączenie się z receptorem. Po wstrzyknięciu przeciwciała dochodziło do zaburzenia szlaku sygnałowego Wnt i bariera krew-mózg była przez jakiś czas otwarta.
      W najbliższej przyszłości naukowcy chcą skupić się na sprawdzeniu, czy takie otwieranie bariery krew-mózg jest bezpieczne, czy nie niesie ze sobą żadnych ryzyk oraz czy same przeciwciała nie są toksyczne. To otwiera pole do dalszych interesujących badań nad kwestią powstawania samej bariery oraz możliwości manipulowania ją w celu dostarczania leków, mówi Eichmann.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba zarejestrował pierwsze fotony. Z powodzeniem przebyły one całą drogę przez układ optyczny i trafiły do NIRCam. To jedno z najważniejszych osiągnięć zaplanowanego na trzy miesiące etapu dostrajania teleskopu. Dotychczas uzyskane wyniki odpowiadają oczekiwaniom i naziemnym symulacjom.
      NIRCam to działająca w podczerwieni kamera, rejestrująca fale o długości od 0,6 do 5 mikrometrów. To ona zarejestruje światło z pierwszych gwiazd i galaktyk, pokaże gwiazdy w pobliskich galaktykach, młode gwiazdy w Drodze Mlecznej oraz obiekty w Pasie Kuipera. Wyposażono ją w koronografy, instrumenty pozwalające na fotografowanie bardzo słabo świecących obiektów znajdujących się wokół obiektów znacznie jaśniejszych. Koronografy blokują światło jasnego obiektu, uwidaczniając obiekty słabo świecące. Dzięki nim astronomowie chcą dokładnie obserwować planety krążące wokół pobliskich gwiazd i poznać ich charakterystyki. NIRCam wyposażono w dziesięć czujników rtęciowo-kadmowo-telurkowych, które są odpowiednikami matryc CCD ze znanych nam aparatów cyfrowych. To właśnie NIRCam jest wykorzystywana do odpowiedniego ustawienia zwierciadła webba.
      Żeby zwierciadło główne teleskopu działało jak pojedyncze lustro trzeba niezwykle precyzyjnie ustawić względem siebie wszystkie 18 tworzących je segmentów. Muszę one do siebie pasować z dokładnością do ułamka długości fali światła, w przybliżeniu będzie to ok. 50 nanometrów.
      Teraz, gdy zwierciadło jest rozłożone, a instrumenty włączone, rozpoczęliśmy wieloetapowy proces przygotowywania i kalibrowania teleskopu. Będzie on trwał znacznie dłużej niż w przypadku innych teleskopów kosmicznych, gdyż zwierciadło główne Webba składa się z 18 segmentów, które muszą działać jak jedna wielka powierzchnia, wyjaśniają eksperci z NASA.
      Najpierw trzeba ustawić teleskop względem jego platformy nośnej. Wykorzystuje się w tym celu specjalne systemy śledzenia gwiazd. Obecnie położenie platformy nośnej i segmentów lustra względem gwiazd nie jest ze sobą zgodne. Dlatego też wybrano jedną gwiazdę, jest nią HD 84406, względem której całość będzie ustawiana.
      Każdy z 18 segmentów zwierciadła rejestruje obraz tej gwiazdy, a jako że są one w różny sposób ustawione, na Ziemię trafią różne niewyraźne obrazy. Obsługa naziemna będzie następnie poruszała każdym z segmentów z osobna, by określić, który z nich zarejestrował który z obrazów. Gdy już to będzie wiadomo, segmenty będą obracane tak, by wszystkie z uzyskanych obrazów miały podobny wspólny punkt. Stworzona w ten sposób „macierz obrazów” zostanie szczegółowo przeanalizowana.
      Wówczas rozpocznie się drugi etap ustawiania zwierciadła, w ramach którego zredukowane zostaną największe błędy ustawienia. Najpierw obsługa poruszy nieco zwierciadłem wtórnym, co dodatkowo zdeformuje obrazy uzyskiwane z poszczególnych segmentów. Dzięki temu możliwe będzie przeprowadzenie analizy matematycznej, która precyzyjnie określi błędy w ułożeniu każdego z segmentów. Po skorygowaniu tych błędów otrzymamy 18 dobrze skorygowanych ostrych obrazów.
      W kolejnym etapie położenie każdego z segmentów lustra będzie zmieniane tak, by generowany przezeń obraz trafił dokładnie do środka pola widzenia teleskopu. Każdy z 18 segmentów został przypisany do jednej z trzech grup (oznaczonych jako A, B i C), więc ten etap prac będzie wykonywany w grupach.
      Po zakończeniu trzeciego etapu będziemy już mieli jeden obraz, jednak będzie to nadal obraz uzyskany tak, jakbyśmy nałożyli na siebie obrazy z 18 różnych teleskopów. Zwierciadło główne wciąż nie będzie działało jak jedno lustro. Rozpocznie się, przeprowadzany trzykrotnie, etap (Coarse Phasing) korygowania ustawienia segmentów lustra względem siebie. Po każdej z trzech części tego etapu ustawienia będą sprawdzane i korygowane za pomocą specjalnych elementów optycznych znajdujących się wewnątrz NIRCam (Fine Phasing). W jego trakcie obraz z poszczególnych zwierciadeł celowo będzie ustawiany poza ogniskową i prowadzone będą analizy zniekształceń. Ten ostatni proces superprecyzyjnej korekty ustawień będzie zresztą przeprowadzany rutynowo podczas całej pracy Webba.
      Gdy już teleskop zostanie odpowiednio ustawiony, rozpocznie się etap dostrajania pozostałych trzech instrumentów naukowych. Wyłapane zostaną ewentualne błędy i niedociągnięcia, a specjalny algorytm pokaże, jakich poprawek trzeba dokonać. W końcu, w ostatnim etapie prac, obsługa naziemna osobno sprawdzi jakość obrazu uzyskiwanego dzięki każdemu z segmentów zwierciadła głównego i usunie ewentualne błędy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Komputery kwantowe mogą zrewolucjonizować wiele dziedzin nauki oraz przemysłu, przez co wpłyną na nasze życie. Rodzi się jednak pytanie, jak duże muszą być, by rzeczywiście dokonać zapowiadanego przełomu. Innymi słowy, na ilu kubitach muszą operować, by ich moc obliczeniowa miała znaczący wpływ na rozwój nauki i technologii.
      Na pytanie to postanowili odpowiedzieć naukowcy z Wielkiej Brytanii i Holandii. Przyjrzeli się dwóm różnym typom problemów, jakie będą mogły rozwiązywać komputery kwantowe: złamaniu zabezpieczeń Bitcoina oraz symulowanie pracy kofaktora FeMo (FeMoco), który jest ważnym elementem białka wchodzącego w skład nitrogenazy, enzymu odpowiedzialnego za asymilację azotu.
      Z AVS Quantum Science dowiadujemy się, że naukowcy stworzyli specjalne narzędzie, za pomocą którego mogli określić wielkość komputera kwantowego oraz ilość czasu potrzebnego mu do rozwiązania tego typu problemów. Obecnie większość prac związanych z komputerami kwantowymi skupia się na konkretnych platformach sprzętowych czy podzespołach nadprzewodzących. Różne platformy sprzętowe znacząco się od siebie różnią chociażby pod względem takich kluczowych elementów, jak tempo pracy czy kontrola jakości kubitów, wyjaśnia Mark Webber z University of Sussex.
      Pobieranie azotu z powietrza i wytwarzanie amoniaku na potrzeby produkcji nawozów sztucznych to proces wymagający dużych ilości energii. Jego udoskonalenie wpłynęłoby zarówno na zwiększenie produkcji żywności, jak i zmniejszenie zużycia energii, co miałoby pozytywny wpływ na klimat. Jednak symulowanie odpowiednich molekuł, których opracowanie pozwoliłoby udoskonalić ten proces jest obecnie poza możliwościami najpotężniejszych superkomputerów.
      Większość komputerów kwantowych jest ograniczone faktem, że wykorzystywane w nich kubity mogą wchodzić w bezpośrednie interakcje tylko z kubitami sąsiadującymi. W innych architekturach, gdzie np. są wykorzystywane jony uwięzione w pułapkach, kubity nie znajdują się na z góry ustalonych pozycjach, mogą się przemieszczać i jeden kubit może bezpośrednio oddziaływać na wiele innych. Badaliśmy, jak najlepiej wykorzystać możliwość oddziaływania na odległe kubity po to, by móc rozwiązać problem obliczeniowy w krótszym czasie, wykorzystując przy tym mniej kubitów, wyjaśnia Webber.
      Obecnie największe komputery kwantowe korzystają z 50–100 kubitów, mówi Webber. Naukowcy oszacowali, że do złamania zabezpieczeń sieci Bitcoin w ciągu godziny potrzeba – w zależności od sprawności mechanizmu korekty błędów – od 30 do ponad 300 milionów kubitów. Mniej więcej godzina upływa pomiędzy rozgłoszeniem a integracją blockchaina. To czas, w którym jest on najbardziej podatny na ataki.
      To wskazuje, że Bitcoin jest obecnie odporna na ataki z wykorzystaniem komputerów kwantowych. Jednak uznaje się, że możliwe jest zbudowanie komputerów kwantowych takiej wielkości. Ponadto ich udoskonalenie może spowodować, że zmniejszą się wymagania, co do liczby kubitów potrzebnych do złamania zabezpieczeń Bitcoin.
      Webber zauważa, że postęp na polu komputerów kwantowych jest szybki. Przed czterema laty szacowaliśmy, że do złamania algorytmu RSA komputer kwantowy korzystający z jonów uwięzionych w w pułapce potrzebowałby miliarda fizycznych kubitów, a to oznaczało, że maszyna taka musiałaby zajmować powierzchnię 100 x 100 metrów. Obecnie, dzięki udoskonaleniu różnych aspektów tego typu komputerów, do złamania RSA wystarczyłaby maszyna o rozmiarach 2,5 x 2,5 metra.
      Z kolei do przeprowadzenia symulacji pracy FeMoco komputery kwantowe, w zależności od wykorzystanej architektury i metod korekcji błędów, potrzebowałyby od 7,5 do 600 milionów kubitów, by przeprowadzić taką symulację w ciągu około 10 dni.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...