Vedci objavili jav, o ktorom netušili, že existuje. Zmení, ako chápeme realitu
Kvantové počítače v posledných rokoch na seba strhli množstvo pozornosti. Hoci práve v tejto dobe zažívajú intenzívny rast od komerčného využitia majú stále ďaleko. Posunúť vpred túto technológiu by mohol úplne nový druh kvantového počítača založený na fyzike zvukových vĺn. Na tému upozornili vedci vo svojom príspevku na portáli The Conversation.
Nový typ kvantového počítača
Tak, ako fotóny predstavujú malé nedeliteľne diskrétne kvantové balíčky energie, fonóny predstavujú nedeliteľné kvantové častice zvuku. Tieto častice vznikajú z kolektívneho pohybu kvadriliónov atómov, podobne ako vzniká mexická vlna na štadióne – spôsobujú ju tisícky jednotlivých fanúšikov.
Presnejšie je fonón kvázičastica šíriaca vibračné kvantum v kryštálovej mriežke, popisuje sa pomocou nich šírenie zvuku (zvukových vĺn) v kryštáloch. Fonón je preto kvázičásticou zvukového poľa v pevnej látke.
Vedci predpokladajú, že sa správa podobne a dodržiava rovnaké pravidlá kvantovej mechaniky ako fotóny – môže sa nachádzať na dvoch miestach súčasne. Avšak technológia, ktorá by dokázala generovať a detegovať jednotlivé fonóny, je na míle pozadu od tej na generovanie fotónov.
V skutočnosti je táto technológia v štádiu vývoja, pričom vedci ako Andrew Cleland sa zaoberajú problematikou fonónov vrátane ich kvantového zapletenia a „delenia“ (nejde o skutočné rozdelenie častice – je nedeliteľná). To by jedného dňa mohlo viesť k tomu, že dokážeme vybudovať nový typ kvantových počítačov s názvom „mechanické kvantové počítače“.
„Delenie“ nedeliteľnej častice.
Cleland spolu so svojim tímom využíva na skúmanie vlastností fonónov špeciálne akustické zrkadlá, ktorými navádzajú „lúče“ zvuku. V novej štúdii publikovanej v žurnále Science však výskumníci využili „zlé zrkadlá“ známe ako deliče lúčov či zväzkov (beam splitters). Tie dokážu odraziť len polovicu zvuku, ktorý je k nim vysielaný, pričom druhú polovicu jednoducho prepustia.
V rámci štúdie sa vedci rozhodli preskúmať, čo sa stane, ak na takéto rozdeľovače začnú strieľať fonóny. Vzhľadom na to, že fonón je nedeliteľný stalo sa niečo zvláštne, pretože sa dostal do stavu superpozíce, pričom v tomto stave sa zároveň odrážal aj prechádzal cez zrkadlo. Inak povedané, daný fonón sa polovicu času odrážal a polovicu času cez rozdelovač preletel.
Samozrejme v tomto stave superpozície zotrval len do času merania, ktoré spôsobilo kolaps superpozície. Zatiaľ čo tento efekt bol ešte pred desaťročiami pozorovaný pri fotónoch, nový výskum naznačuje, že rovnakú vlastnosť môžu mať aj fonóny.
Preukázaním tejto vlastnosti sa však výskum ani zďaleka nezastavil. Vedci sa totiž začali zaoberať tým, čo by sa stalo, ak by do rozdeľovača lúčov vyslali dva rovnaké fonóny, pričom každý by išiel z iného smeru.
Ukázalo sa, že každý fonón prejde do podobného stavu superpozície, teda bude polovične prepustený a polovične odrazený. Fyzika v rozdeľovači lúčov je však „podivná“. Keď vedci presne načasovali vysielanie fonónov, začali sa navzájom kvantovo-mechanicky rušiť.
To, k čomu skutočne došlo, bol stav superpozície dvoch fonónov letiacich jedným smerom a dvoch fonónov idúcich opačným smerom – dva fonóny sú teda kvantovo-mechaniky previazané. Keďže boli kvantovo previazané, znamená to, že detekcia jedného prepusteného, prípadne odrazeného fonónu „núti“ druhý fonón byť v rovnakom stave. Takže keď ich odmerali, vždy detegovali dva fonóny idúce jedným alebo druhým smerom, nikdy nešli rozdielnymi smermi.
Podobný efekt vykazujú aj fotóny
Tento efekt, teda kombinácia superpozície a interferencie dvoch častíc, je pozorovaná aj pri fotónoch a nazýva sa Hong-Ou-Mandelov efekt.
Hong-Ou-Mandelov efekt sa prejavuje vtedy, keď vyšleme dva identické fotóny do rozdeľovača lúčov odlišnými cestami. V bežnej klasickej optike by sa vyslané fotóny od seba odrážali a prechádzali cez zrkadlo nezávisle. Avšak v kvantovej optike dochádza k fenoménu kvantovej interferencie.
V prípade Hong-Ou-Mandelovho efektu dochádza k tomu, že dva fotóny, ktoré vstupujú do zrkadla, navzájom interferujú. Výsledkom je, že oba fotóny buď vystupujú spoločne z jedného výstupu zrkadla, alebo spoločne z druhého výstupu zrkadla. Tento efekt je pozorovateľný len vtedy, keď sú fotóny identické a ich časovanie je úplne presné.
Z výsledkov výskumu vyplýva, že v budúcnosti by sme vďaka vlastnostiam fonónov mohli postaviť mechanický kvantový počítač. Ten, rovnako ako „bežné“ kvantové počítače, kde sa využíva zapletenie qubitov (napríklad v podobe fotónov), sľubuje exponenciálne zrýchlenie riešenia niektorých problémov.
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Stačilo jej pár dní. Mafiánska novinka zo Slovenska totálne ovládla Netflix
Apple postavil úplnu beštiu. iPady s čipom M4 porážajú aj najnovšie Macbooky
Stavby mimozemšťanov sme už našli, tvrdia vedci. Skrývajú sa na nečakanom mieste
Veľký test spoľahlivosti áut: Miláčik Slovákov pohorel, najlepšie dopadla prekvapivá značka
Roky terorizoval Slovensko. Film o najväčšom slovenskom mafiánovi dostal prvú ukážku
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Slovákovi z účtu ukradli 500 € cez bežnú aplikáciu. Polícia varuje ľudí, aby neprišli o všetko
- Thanos bol len začiatok. Marvel našiel nového záporáka, prichádza požierač planét
- Mohol byť kvalitnejší ako prvý film, aj tak pôjde o fiasko. Gladiátor 2 zachráni len zázrak
- Obrovský ošiaľ medzi pirátmi. Prehliadaný klenot 2023 rozdrvil aj Dunu
- Do New Yorku za 5 hodín. Prvé „bezkrídlové“ lietadlo dorazí oveľa skôr, než sme si mysleli
-
- Mohol byť kvalitnejší ako prvý film, aj tak pôjde o fiasko. Gladiátor 2 zachráni len zázrak
- Do New Yorku za 5 hodín. Prvé „bezkrídlové“ lietadlo dorazí oveľa skôr, než sme si mysleli
- Thanos bol len začiatok. Marvel našiel nového záporáka, prichádza požierač planét
- Aktuálne: Unikátna príležitosť pre Slovákov. Dnes na oblohe uvidíš nesmierne vzácny jav
- Obrovský ošiaľ medzi pirátmi. Prehliadaný klenot 2023 rozdrvil aj Dunu
-
- Slovákov obrali o všetko. Prehratý boj RTVS pocítime úplne všetci, máme detaily
- Video: Nočná mora Cybertrucku dorazila. Je lepšia v úplne všetkom
- Bude lepší ako Henry Cavill? Nový Superman sa konečne ukázal, takto vyzerá
- Čakáme naň 10 rokov. Ikonická sci-fi séria sa vráti v pokračovaní
- Čína poslala do vesmíru utajený náklad. Toto skrývali pred celým svetom
V centrách na Slovensku testovali aplikáciu na odhalenie porúch kognície
Zomrel prvý príjemca geneticky upravenej prasacej obličky
Ukrajinský dronový útok spôsobil požiar rafinérie vo Volgogradskej oblasti
Najväčšia solárna búrka za posledných 20 rokov narušila funkciu družíc Starlink
KĽDR tento rok nasadí do armády nový salvový raketomet
Copyright© 2024 by Startitup, s. r. o. Všetky práva vyhradené