Квантовые технологии могут использоваться в самых разных областях: компьютерах, сенсорах, системах криптографического моделирования и обработке изображений.
Но камнем преткновения является необходимость достижения должной надежности в плане контроля состояний на уровне атомов и фотонов.
Для подготовки квантовой системы к работе часто используют адиабатический процесс , но из-за его длительности и шума окружающей среды часто происходит потеря «квантового состояния» системы.
Чтобы ускорить подготовку и свести к минимуму декогеренция Физики разработали нечто, называемое «адиабатическим сокращением» (STA), которое применимо к любому процессу перехода в квантовое состояние.
Сам переход осуществляется гораздо быстрее, чем при использовании классического адиабатического процесса, без потери его качеств и свойств.
Первоначально этот подход был разработан для простых систем, состоящих из одной частицы, но недавно был распространен на системы многих тел, имеющие практическое применение.
Однако использование STA в больших системах по-прежнему проблематично из-за сложности структуры последней.
В новом отчете, опубликованном в журнале Physical Review Letters, физик Стив Кэмпбелл из Королевского университета в Белфасте и его коллеги из Университета Палермо и Национального университета Сингапура разработали новый гибридный способ получения квантовых состояний для систем многих тел.
Он заключается в оптимизированном использовании STA. Главным преимуществом нового метода является то, что он позволяет добиться практически идеальной производительности STA, что значительно упрощает создание квантовых состояний и в то же время не требует полного понимания всех механизмов и процессов.
Ученым удалось продемонстрировать, что стоимость достижения квантовых состояний в сочетании с высокой скоростью достаточно низка, что повышает привлекательность STA. «Наша работа показывает, что решение проблемы многих квантовых тел LMG-класс существует. Эта проблема привлекла большое внимание различных физических сообществ, изучающих квантовые состояния тел», — сказал Кэмпбелл.
«В ходе нашей работы мы руководствовались принципом «Знай своего врага в лицо» — это подход, в котором мы используем симметричные задачи, решение которых позволит нам создать эффективную систему квантовой редукции».
Как объясняют исследователи, их разработку, квантовое сокращение, можно сравнить с водителем, ищущим кратчайший маршрут на работу.
«Короче говоря, нашу работу можно объяснить даже обычному человеку, используя простые для понимания аналогии», — сказал Кэмпбелл.
«Допустим, вы хотите поехать из офиса на работу, но не хотите стоять в пробке на шоссе в понедельник утром.
Вы, несомненно, доберетесь до своего рабочего места и приступите к своим обязанностям, но потеряете много времени, а это, скорее всего, означает, что вы успеете сделать только половину того, что запланировали утром.
В результате вы решаете срезать путь по платной дороге.
Да, вы заплатите немного, но сможете приехать на рабочее место вовремя и потратить гораздо меньше времени: вы успеете сделать всю работу, начальник будет доволен, вы получите прибавку к зарплате и, в В конце концов, расходы, которые вы понесли из-за платы за проезд и дороги, больше не имеют значения».
Если спроецировать на квантовый мир эту ситуацию, когда ваш автомобиль становится квантовой системой в подготовленном состоянии (то есть в точке выезда у вас дома), то у вас остается два варианта: стоять неопределенное время в пробке на дороге.
шоссе в условиях общего движения или сократить путь с помощью квантового сокращения.
По затратам энергии это обойдется недорого, но позволит реализовать желаемое в разы быстрее.
Для описанной ситуации с одним-единственным человеком описание этой проблемы аналогично ситуации для системы одного тела.
Но Кэмпбелл отметил, что по мере увеличения потока пассажиров ситуация становится все более сложной.
Вот тут-то и возникает проблема для системы многих тел.
«Теперь вам нужно сделать то же самое со своими коллегами по работе.
Они все одновременно покидают свои дома, направляются в офис и сталкиваются с теми же проблемами, что и вы», — сказал Кэмбелл.
«Мы называем подобные ситуации проблемой многих тел.
Это серьезная и очень сложная проблема, потому что каждого, кто «ходит в офис», нужно «уговорить заплатить пошлину».
В реальном мире это сложно, но теперь представьте, насколько это проблематично в масштабах квантового мира.
На данный момент метод квантовой редукции, известный как STA, решает проблему одного объекта, но мы очень мало знаем о работе многих из них».
Исследователи продемонстрировали, что метод квантовой редукции (STA) может работать для систем многих тел и потенциально имеет огромный спектр приложений.
По их мнению, государствам уже сейчас следует готовиться к внедрению квантовых систем в будущем.
Ученые планируют продолжить свои исследования и выявить истинную стоимость «проезда по платной дороге», то есть понять, сколько энергии необходимо для использования СТА в системе многих тел.
Они также планируют сделать первые шаги по созданию квантового двигателя с использованием STA, в котором многочастичные системы будут реализовывать некоторые ранее недоступные термодинамические циклы.
Теги: #Популярная наука #физика #Наука #будущее #Суперкомпьютеры #сто #квантовый трюк #квантовое сжатие #квантовый двигатель #многотела
-
История Orfo Switcher
19 Oct, 24 -
Кибер-Сказка: Хакер И Семь Роботов
19 Oct, 24 -
Логика Перехвата Sharejs
19 Oct, 24 -
Почему Большинство Не Всегда Право?
19 Oct, 24
