Kvant dunyosida fazoning siri: zarracha qayerda bo'lmasin, kuch unga ta'sir qiladi

Keling, sizni hayratda qoldiradigan bir narsa haqida gapiray.

Tasavvur qiling: ko'cha bo'ylab yuribsiz, oldingizda katta devor turibdi. Siz devorni aylanib o'tasiz, unga yaqinlashmaysiz ham. Ammo devor sizni itaradi. Oddiy dunyoda bunday narsa bo'lmaydi—lekin kvant olamida?

qo'ling yetmasa ham, ta'sir qiladi

Oxford universiteti olimlari juda qiziq ish qildilar. Ular shunday kvant kompyuter yaratdilar ki, u mayda zarracha magnit maydondan umuman o'tmagan bo'lsa ham, to'sqinlik qilishini simulyatsiya qila oldi. Ha, to'g'ri eshitdingiz. Zarracha magnit maydon yonidan ham o'tmagan, lekin uning harakati keskin o'zgardi.

Bu hodisa Aharonov-Bohm effekti deb ataladi va u 1959-yildan beri fiziklarni lol qoldiradi.

Nima qiziq? Oddiy dunyoda biror narsani siljitish uchun unga tegishingiz yoki kamida yaqin bo'lishingiz kerak. Ammo kvant fizikasida boshqa qoidalar ishlaydi. Zaryadlangan zarracha magnit maydon yo'q hududda harakatlansa ham, magnit "oqim"dan ta'sirlanishi mumkin—bu invisible energiya kabi bir narsa.

Ular buni qanday qildi?

Oxford jamoasi "gibrid kvant sistemasi" deb atadigan narsani yaratdi. Ikki asosiy qism birga ishlaydi.

Birinchidan, ular kubitlardan foydalanishdi—bu kvant axborotning asosiy birliklari, oddiy kompyuterlardagi bitlarga o'xshaydi, lekin barqaror emas va juda qiziq. Bu kubitlarni tutib qolingan ionlarda kodlashdi—bu elektrik zaryadli atomlar, elektromagnit maydonlar yordamida joyida ushlab turiladi.

Ikkinchidan, ular kvant osilatorlarini qo'shishdi—bu ionlarning tebranishidan kelib chiqadi. Ular harakatni ifodalaydi.

Kubitlar va osilatorlarni birlashtirib, oddiy halqa yaratishdi—bu "tor usti nazariyasi" uchun asosiy qism hisoblanadi. Sodda qilib aytganda, bu nazariyalar moddaning tabiat kuchlari bilan qanday aloqa qilishini tushuntiradi—elektromagnetizm, kuchli va kuchsiz kuch kabi.

Asl sehr: kvant to'qnashuvi

Mana bu yerda gap qiziqlishadi. Tadqiqotchilar kubitlarini "to'qnashgan holatga" qo'yishdi. Kvant to'qnashuvini eshitgan bo'lsangiz, bu "aloqador" hodisa—Eynshteyn buni "hayratlanarli masofadagi ta'sir" deb atar edi.

Bu holda to'qnashuv magnit oqim o'rnini bosdi. Zarracha ko'rmagan va tegmagan narsadan ta'sirlangan—faqat kvant sistemasining bog'liqligi tufayli.

Nega bu muhim?

Yaxshi savol! Masala shundaki, oddiy kompyuterlarda bu kvant hodisalarini modellashtirish juda qiyin. Matematika shunchalik murakkabki, hatto superkompyuterlar ham qiynaladi.

Kvant kompyuterlari boshqacha yondashadi. Har bir qadamni hisoblab chiqmasdan, olimlar bir xil qoidalarga bo'ysunadigan kvant sistemasini quradi va shunchaki kuzatadi. Qog'ozda labirintni yechish o'rniga, labirintni qurasiz va kichik robotni jo'natib, u qanday harakatlanishini kuzatasiz.

Bu tadqiqot Oxfordda yaratilgan kabi gibrid kvant sistemalar murakkab o'zaro ta'sirlarni o'rganishda yordam berishini ko'rsatadi. Bu muhim, chunki asosiy o'zaro ta'sirlarni tushunish orqali yaxshiroq kvant kompyuterlar yaratish, koinotning asosiy qismlarini bilish, yoki hatto hali tasavvur qilmagan yangi fizikani kashf etish mumkin bo'lishi mumkin.

Xulosa

Yaxshi, bu narsalarni tushunish oson emas, rostim. Yillar davomida kvant fizikasi haqida o'qiman, va bu mening miyamni eng yaxshi yo'l bilan og'ritadi.

Lekin meni hayajonlantiradigan narsa shu: biz yashayotgan davrda, o'tmishdagi chang bosgan fizika maqolalarida aytilgan bashoratlar nihoyat haqiqiy laboratoriyalarda sinovdan o'tmoqda. Eynshteyn o'zining "hayratli" g'oyalarini o'ylab topganida, ularni o'rganish uchun mashinalar qurilishini tasavvur ham qilmagan edi.

Keyingi safar kimdir fizika zerikarli yoki ahamiyatsiz deyanda, eslang: shu yerda, zarrachalar ko'rmagan va tegmagan invisible kuchlar bilan itarilmoqda. Va rostini aytganda? Bu juda ajoyib.