Ключ к квантовым тайнам: отслеживание запутанных кварков

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

В мире, где слово «квант» стало частью повседневного языка, упоминаемого в названиях компаний и культурных произведениях, наука продолжает раскрывать его истинное значение. Квантовая физика, зародившаяся в начале XX века, сегодня стоит на пороге новой эры, где её принципы и явления, казавшиеся недавно лишь теоретическими абстракциями, обретают вполне осязаемые формы.

Designer

Современные технологии, такие как компьютеры, мобильные телефоны, телескопы и космические корабли, уже неотделимы от квантовой механики. Но это лишь вершина айсберга. На горизонте зреют квантовые компьютеры и коммуникационные сети, способные радикально изменить наш мир. И пока эти технологии ещё не стали частью нашей повседневной жизни, учёные активно разрабатывают квантовый код для выполнения квантовых вычислений и отслеживания сложных квантовых систем.

Одним из самых загадочных и в то же время ключевых явлений квантовой физики является запутанность. Это явление, когда два квантовых объекта, например частицы, оказываются взаимосвязанными, даже будучи разделёнными огромными расстояниями. Эйнштейн называл это «жутким действием на расстоянии», и хотя его реальность подтверждена множеством экспериментов, полное понимание этого феномена остаётся одной из величайших загадок.

Исследователи из Национальной лаборатории Брукхейвен и Университета Стоуни Брук совершили прорыв, проведя серию квантовых симуляций, которые позволили глубже изучить запутанность на уровне субатомных частиц. Они исследовали, сохраняется ли запутанность в струях вторичных частиц, возникающих в результате столкновений высокоэнергетических частиц. Результаты их работы, опубликованные в журнале Physical Review Letters, показали, что запутанность действительно сохраняется, хотя и на коротких расстояниях.

Слева: Временная эволюция локальной плотности заряда (вертикальные полосы) и электрического поля (стрелки) с вычитанием значений математического ожидания вакуума. Черные (белые) четные (нечетные) сайты соответствуют (анти)фермионам. Положение внешних источников отображается над каждой конфигурацией. Сверху вниз строки предназначены для значений времени (в единицах шага решетки a ) t/a=2− до 10− где n− == n−ε с ε — сколь угодно малое положительное число. Справа: сверху вниз эволюция электрической энергии во времени, скалярная плотность фермионов, энтропия запутанности и электрический заряд. Пунктирными линиями на первой панели показана электрическая энергия, вырабатываемая внешними источниками. Величина вакуумного фермионного конденсата, интегрированного по длине решетки, равна ν0 = −5.16
Автор: Adrien Florio, David Frenklakh, Kazuki Ikeda, Dmitri Kharzeev, Vladimir Korepin, Shuzhe Shi, and Kwangmin Yu Phys. Rev. Lett. 131, 021902 — Published 13 July 2023DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.021902 Источник: journals.aps.org

Эти открытия не только подтверждают теоретические предположения, но и открывают новые возможности для экспериментов в области ядерной физики. Они могут быть проверены на Релятивистском коллайдере тяжелых ионов в Брукхейвене, Большом адронном коллайдере в CERN и на будущем Электрон-ионном коллайдере, который сейчас разрабатывается.

Интересно, что, несмотря на использование квантового кода, расчёты проводились на классическом суперкомпьютере. Это подчёркивает, что даже сегодняшние вычислительные мощности могут быть адаптированы для выполнения квантовых вычислений, в ожидании того момента, когда квантовые компьютеры станут более доступными и практичными.

Исследование также подчеркивает важность совместной работы учёных и инженеров в области квантовых технологий. Сотрудничество с компанией NVIDIA, разработчиком графических процессоров, используемых в современных суперкомпьютерах, направлено на дальнейшее усовершенствование классических компьютеров для квантовых симуляций.

В заключение, работа учёных из Брукхейвена и их коллег открывает новые горизонты для понимания квантовой запутанности и её практического применения. Она свидетельствует о том, что мы стоим на пороге новой эры, где квантовая физика перестаёт быть лишь частью академических дискуссий и становится реальной силой, способной изменить наш мир.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Что произойдет, если звезда проглотит черную дыру: ученые смоделировали финал «хокинговских звезд»

Одной из главных нерешенных задач современной физики остается природа темной материи. На ее долю приходится около четверти массы Вселенной, однако мы до сих пор не знаем, из чего она состоит. Среди...

Что могут самые дешевые электронные весы SF-400 за 200 рублей c AliExpress? Обзор и стоит ли их брать?

Недавно приобрел одни из самых дешёвых кухонных весов, которые можно найти в продаже — модель SF-400. Стоимость устройства составляет около 190-200 рублей, поэтому стало интересно,...

Конкурент нефти за $1: как новая технология получает авиационное топливо из полимерных отходов

Авиационный транспорт играет ключевую роль в мировой экономике, обеспечивая быстрое перемещение пассажиров и грузов между континентами. Однако эта отрасль наносит существенный вред окружающей...

✦ ИИ  Почему еда прилипает даже к новой антипригарной сковороде: дело не в покрытии, а в температуре

Даже дорогая антипригарная сковорода прилипает? Скорее всего, вы совершаете одну грубую ошибку при разогреве. Как проверить температуру за 10 секунд и жарить как профессионал без пригорания.

Мощность 140 Вт в кармане: Полный обзор умного паяльника Alientek T90B

Рынок компактных паяльников с питанием от USB PD сейчас весьма оживлённый. Pinecil V2 и TS101 давно стали эталоном в своей нише: быстрый нагрев, портативность, открытое ПО. Alientek T90B...

AULA F108 PRO — обзор полноразмерной механической клавиатуры с дисплеем и энкодером

Полноразмерная механическая клавиатура, выполненная по gasket-конструкции. Помимо полноценного цифрового блока, модель получила энкодер и LCD-дисплей, на который можно выводить изображения,...