• РЕГИСТРАЦИЯ

Эксперимент с квантовым котом побил рекорд, продержавшись 1 400 секунд

4 1392

Исследователи в области квантовой физики изучают удивительные явления, которые бросают вызов нашему пониманию реальности. Среди этих явлений квантовая суперпозиция — одно из самых странных: она позволяет частицам существовать в нескольких состояниях одновременно. Для иллюстрации этой концепции часто используется метафора кота Шрёдингера. Однако состояния суперпозиции чрезвычайно хрупки: как правило, они разрушаются за доли секунды.

Однако недавно китайская команда сумела сохранить состояние суперпозиции в течение 23 минут, установив рекорд и открыв многообещающие перспективы для научных исследований.

Причуды квантовой механики

Квантовая суперпозиция — одно из самых увлекательных и загадочных явлений в современной физике. В квантовом мире частицы (такие, как электроны или фотоны) не имеют единственного, определенного состояния, пока их не наблюдают. Они могут существовать в нескольких состояниях одновременно — это понятие известно как суперпозиция. Это означает, что частица может быть одновременно и здесь, и там, в отличие от того, как ведут себя объекты в нашем масштабе, где их положение всегда фиксировано.

Чтобы объяснить эту концепцию, физик Эрвин Шрёдингер в 1935 году разработал теоретический эксперимент под названием «кот Шрёдингера». Кот, запертый в коробке, может быть и жив, и мертв, пока коробку не откроют, чтобы проверить его состояние, потому что радиоактивный атом, который должен вызвать выброс яда, существует в суперпозиции распавшихся и нераспавшихся состояний. Когда происходит наблюдение, суперпозиция разрушается: частица (или кот) переходит в единое состояние. Это явление, известное как коллапс волновой функции, является центральным в квантовой физике.

Этот парадокс иллюстрирует странную природу суперпозиции, которая ускользает от нашей интуиции. Однако это явление имеет далеко идущие последствия, не в последнюю очередь для развития таких технологий, как квантовые компьютеры. В этих компьютерах используются квантовые биты (или кубиты), которые могут находиться в нескольких состояниях одновременно, в отличие от обычных битов, которые могут быть только 0 или 1. Таким образом, суперпозиция позволяет выполнять большое количество вычислений параллельно, что обещает произвести революцию в вычислительной технике, значительно увеличив скорость обработки данных.

Эфемерное явление

Состояния квантовой суперпозиции чрезвычайно хрупки и обычно разрушаются за доли секунды при взаимодействии с окружающей средой. Это явление, известное как декогеренция, приводит к исчезновению суперпозиции и выбору квантовой частицей одного состояния из всех возможных. Малейшего внешнего возмущения (даже незначительного изменения температуры, магнитного поля или взаимодействия с другой частицей) достаточно, чтобы нарушить суперпозицию. Это означает, что поддерживать частицу в стабильном состоянии суперпозиции крайне сложно. Поэтому декогеренция представляет собой серьезную проблему для технологических приложений квантовой физики, таких как квантовые компьютеры.

Для того чтобы эти компьютеры могли использовать возможности суперпозиции и выполнять сложные вычисления, необходимо, чтобы кубиты находились в суперпозиции достаточно долгое время для выполнения операций. Чем дольше длится суперпозиция, тем сложнее вычисления или точнее измерения. В этом контексте эксперимент, недавно проведенный командой из Университета науки и технологий Китая, представляет собой большой прорыв. Им удалось поддерживать состояние суперпозиции в течение рекордного времени - 23 минут и 20 секунд, что является исключительным.

Беспрецедентный эксперимент, который раздвигает границы

Для достижения этой цели исследователи охладили около 10 000 атомов иттербия на несколько тысячных долей градуса выше абсолютного нуля, создав чрезвычайно стабильные и изолированные условия. Заключив эти атомы в ультрахолодную среду в вакууме, ученые смогли свести разрушительные взаимодействия к минимуму и тем самым продлить состояние суперпозиции. Используя свет для захвата и удержания атомов в стабильном пространстве, они смогли поместить их в устойчивое состояние суперпозиции двух противоположных спинов. Созданное состояние суперпозиции, получившее название «состояние квантового кота», позволило бы удерживать частицы в двух одновременных состояниях в течение 1400 секунд.

Другими словами, там, где обычно это состояние разрушается за доли секунды, китайская команда стабилизировала систему гораздо дольше, чем это удавалось ранее в любом другом эксперименте.

Каковы возможности применения этого квантового прорыва?

Впереди еще много трудностей. Суперпозиция квантовых состояний требует экстремальных лабораторных условий: температуры, близкой к абсолютному нулю, идеального вакуума, изоляции от вибраций и других внешних помех. Несмотря ни на что, полученные результаты обнадеживают. В конечном итоге этот прорыв может иметь далеко идущие последствия во многих областях, включая разработку квантовых компьютеров и технологий высокоточных измерений. А пока исследования продолжаются.

В этом эксперименте иттербий показал хорошие результаты, но другие элементы могут оказаться более стабильными, что расширит поле возможностей, позволив протестировать большее разнообразие материалов и конфигураций. Таким образом, эта быстро развивающаяся область может привести к новым открытиям, которые изменят наше понимание квантового мира.

https://masterok.livejournal.c...

    Стойкость и мужество советского Солдата...

    Помним... Гордимся и чтим Память Героев...На этой фотографии запечатлен 19-летний красноармеец Сергей Корольков, взятый в плен немецкими войсками в июле 1941 года у хребта Муста-Тунтури...

    Кто хочет мира?

    То сын Трампа, то какой-нибудь африканский президент, то Орбан, то кто-то из представителей европейской или американской общественности сообщают, что Зеленский не желает мира. Это прав...

    Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

    0 новых комментариев

      Lion King 23 апреля 12:59

      Стендап-комикам Романову и Комиссаренко запретили въезд в Россию

      В отношении стендап-комиков Дмитрия Романова и Вячеслава Комиссаренко принято решение о неразрешении въезда в РФ, сообщается на сайте ФСБ РФ.   «Действия Романова Дмитрия и Комиссаренко Вячеслава создают угрозу национальной безопасности Российской Федерации. В соответствии со статьей 22 Федерального закона от 28 апреля 2023 года № 138-ФЗ „О ...
      783
      Lion King 19 апреля 16:45

      Вороны против геометрии

      Вороны против геометрии: как птицы бросили вызов математике Ученые доказали, что обыкновенные черные вороны способны распознавать геометрические фигуры, опережая в этом даже некоторых приматов. Открытие переворачивает представления о животных интеллектах.   Гениальные пернатые: эксперимент в деталях Исследователи из Тюбингенского университета (Гер...
      647
      Lion King 18 апреля 18:31

      Кто такой Щелезуб?

      Из таких похожих и странных животных я бы вспомнил Хоботковую собачку Петерса или например вот такого землекопа и вот таково странного звездоноса А вот кто на первом фото. Щелезуб (лат. Solenodontidae) – млекопитающее из отряда насекомоядных, разделяющийся на два основных вида: кубинский щелезуб и гаитянский. Сравнительно крупный,...
      420
      Lion King 16 апреля 13:01

      В Германии испугались муравьев, способных отключить электричество

      Учёные бьют тревогу из-за распространения агрессивного вида муравьёв — сообщает DPA. Речь идёт о «Tapinoma magnum», которые обычно обитают в Средиземноморье и образуют крупные колонии, насчитывающие сотни тысяч и даже миллионы особей. Колонии этих муравьёв угрожают инфраструктуре Баден-Вюртемберга и других регионов Германии.   &l...
      355
      Lion King 10 апреля 17:53

      Как астроном Тихо Браге лишился носа из-за математики

      Великий датский ученый XVI века Тихо Браге, изобретатель многих измерительных приборов и величайший астроном до изобретения телескопа, в юности был несдержан. И однажды лишился за это носа. Во время учебы в Ростокском университете, 10 декабря 1566 года, он поссорился со своим кузеном Мандерупом Парсбергом. На званом ужине в доме профессора Лукаса Бахмайстера на...
      869
      Lion King 10 апреля 14:41

      Загадочные пирамиды Нубии

      Все мы знаем про знаменитые и великие пирамиды долины Гиза. Но оказывается есть и еще многочисленные, но менее распиаренные пирамиды. Мероэ является выдающейся достопримечательностью Судана и может предложить туристам очень многое. Около 200 пирамид расположены в древнем месте захоронения царей королевства Куш. Эти сооружения намного меньше, чем Египетские Пира...
      653
      Lion King 9 апреля 16:34

      Найден гриб, который ест золото

      Австралийские ученые впервые обнаружили гриб, который усваивает золото себе на пользу. Разновидность гриба Fusarium oxysporum забирает из среды микрочастицы золота и встраивает их в свои волокна. Как именно он использует золото в своей жизнедеятельности, непонятно, но на драгоценной среде он растет в несколько раз лучше.   Золото практически инертный ме...
      678
      Lion King 6 апреля 16:52

      Легенды и мифы Куликова поля

      В нашем мире одновременно существуют две совершенно разные «истории». Есть учебный предмет, где все подчинено дидактике, методике, патриотическому воспитанию и прочим чисто педагогическим вопросам. Большинство описаний и трактовок в учебниках однозначны, дабы нерадивым школярам проще было их запоминать, почти всегда есть четкое деление на «своих&...
      898
      Lion King 5 апреля 19:44

      Кто и сколько заработал на «Властелине колец»

      Очень грустный был, когда пожаловался во время интервью на свой гонорар за трилогию «Властелин колец». Сумму выплаты он не назвал, но там действительно слёзы, которых, по его словам, не хватит чтобы прожить всю жизнь, даже скромно. Хотя трилогия заработала почти $3 млрд в прокате. Но как так? Кстати, Элайджа Вуд подчеркивает, что хоть и сыграл Фр...
      1246
      Lion King 5 апреля 13:44

      Нравится ли комарам пить кровь пьяного человека?

      Мы как то выясняли с вами, а зачем комар пьет кровь? Давайте теперь выясним, а как влияет алкоголь в человеческой крови на поведение этих неприятных насекомых? Были некоторые исследования на сей счет… American Mosquito Control Association, исследование 2002 года продемонстрировало, что вероятность быть покусанным комарами резко возраста...
      833
      Lion King 2 апреля 16:38

      Что означает слово «ЛОЛ» (LOL)

      Довольно часто в интернете на форумах, чатах и в комментариях на молодежных развлекательных сайтах можно столкнуться со словом ЛОЛ. Многие молодые люди и в повседневной жизни употребляют данное слово, но при этом не задумываются о значении этого слова. Эта аббревиатура пришла к нам из американского сленга. Дело в том, что когда появились мобильные телефоны, в с...
      1727
      Lion King 30 марта 19:42

      Как изменились русские за последние сто лет

      За последние сто лет южнокорейские женщины в среднем подросли на 20 см, а иранские мужчины – на 16,5 см. Россияне из поколения в поколение прибавляют в росте не так стремительно – и на это есть объективные причины, убеждены ученые. Всё выше и выше С каждым поколением человечество становится выше. За последние сто лет женщины прибавили в среднем 8...
      1621
      Lion King 27 марта 10:48

      Как советский антибиотик спас сотни тысяч солдат

      Несмотря на то что первый в мире антибиотик пенициллин был открыт еще в 1928 году, к началу Великой Отечественной войны в Советском Союзе он был недоступен. В СССР первые образцы этого вещества были получены в 1942 году. Лекарство назвали крустозин, так как его действующее вещество было выделено микробиологом Зинаидой Ермольевой из штамма гриба вида Penicillium cr...
      623
      Lion King 26 марта 17:42

      Почему русские 50 лет воевали с чукчами, но так и не смогли подчинить их силой

      Русское государство испокон веков предпочитало колонизировать новые евразийские просторы мирным путем. История знает массу эпизодов, когда удавалось прирастить территории путем договоренностей с кочевыми народами в обмен на защиту, покровительство и соцгарантии. К 18 веку русской безопасности угрожали попытки французов закрепиться в нашем тылу, а после того, как А...
      1075
      Lion King 23 марта 13:47

      Отличия православных от католиков, протестантов и иудеев

      В любой идеологии есть две составляющие – смысл и обряды. В обрядах смысла нет, это просто маркер "свой-чужой". По сути, обряды это рамки поведения для толпы. Когда христиане спорят, является ли Дух Святой равным Отцу и Сыну или же Отец есть причина Духа, это тоже бессмысленный обряд для быстрой маркировки человека - чьих ты будешь, чей холоп? ...
      1377
      Lion King 22 марта 19:43

      Отель - перевертыш

      Отель «Du Lac» сделан в форме перевернутой пирамиды с зазубренными краями. Оригинальный отель был спроектирован итальянским архитектором Рафаэлем Контижиани (Raffaele Contigiani). На десяти этажах здания расположены 416 номеров. Впервые отель открыл свои двери для постояльцев в 1973 году. В гостинице побывало много знаменитых гостей и обычных тур...
      972
      Lion King 22 марта 14:50

      Зачем в контактных штифтах американских вилок проделывают отверстия?

      В это может быть сложно поверить, но во многих странах розетки и вилки совсем не такие, как в бывших советских республиках. Чего уж там, далеко не весь мир пользуется популярными европейскими стандартами электрооборудования. Впрочем, и в самой западной и центральной Европе до сих пор встречаются экзотические стандарты. Исключением в этом отношении не стали и Соеди...
      1238
      Lion King 20 марта 16:50

      На российские компании обрушилась самая мощная волна атак с начала года

      Новая мощная волна фишинга обрушилась на российские компании — злоумышленники используют вирус-троян удаленного доступа DarkWatchman RAT. Вредоносные письма получили несколько десятков организаций из разных регионов, сообщили «Известия» со ссылкой на экспертной центра исследования киберугроз Solar 4RAYS ГК «Солар». Об этом &la...
      397
      Lion King 16 марта 17:01

      Какого цвета кожа у тигра?

      Как то мы выясняли зебра белая в черную полоску или черная в белую полоску?. А вот еще был интересный вопрос - какого цвета кожа у белого медведя!   Все эти вопросы мы успешно обсудили и теперь нельзя обойти вниманием еще один неоднозначный и интересный вопрос - какого цвета кожа у тигра? Белая, черная, желтая? Давайте побреем тигра... Н...
      872
      Lion King 13 марта 14:41

      Как геомагнитная буря влияет на тело человека

      Правда ли, что геомагнитные бури влияют на самочувствие и здоровье человека? Есть ли связь между вспышками на Солнце и числом инфарктов, инсультов, госпитализаций и самоубийств? Отвечает Тамара Бреус - доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института космических исследований РАН Мы живем в магнитосфере Наша Земля обладает определенны...
      1212
      Служба поддержи

      Яндекс.Метрика