Ce sunt tobele cuantice: cum ar putea revoluționa industria IT

Fizicienii au putut oferi o demonstrație directă, demonstrație realizată cu tobele cuantice. Descoperirile, descrise în două lucrări științifice din 6 mai 1,2, ar putea ajuta cercetătorii să construiască dispozitive de măsurare cu o sensibilitate fără precedent, precum și calculatoare cuantice care pot efectua anumite calcule dincolo de orice computer obișnuit.

Regulile contra-intuitive ale mecanicii cuantice prezic că două obiecte pot împărtăși o stare comună, „complicată”. Proprietățile măsurabile ale unui obiect, cum ar fi poziția sau viteza acestuia, sunt apoi corelate cu cele ale celuilalt, cu un grad de corelație care este mai puternic decât ceea ce se poate realiza în fizica clasică sau non-cuantică.

Deși nimic din legile fizicii cuantice nu limitează o astfel de curiozitate cuantică la particulele subatomice, teoria prezice că la scări mult mai mari, efectele cuantice ar trebui să fie atât de mici încât să nu fie observabile în practică. Fizicienii s-au dezbătut multă vreme dacă aceasta este doar o limitare a simțurilor și instrumentelor noastre sau dacă obiectele macroscopice sunt guvernate de propriul lor set de legi care este fundamental diferit de mecanica cuantică.

Pentru a explora această întrebare, cercetătorii s-au străduit să observe efectele cuantice la scări din ce în ce mai mari.

Precum România, fiecare țară are propria rețetă de supă sau ciorbă. Care ar fi cea mai bună, dar și cea mai cunoscută

Sancțiunile usturătoare pe care le vor primi românii care stau la bloc și au animale de companie. Ce spune legea, e oficial

„Un punct al cercetării noastre este, există cuantică în lumea clasică?” spune Mika Sillanpää, fizician la Universitatea Aalto din Finlanda.

Experimentul care include tobele cuantice

Într-un experiment efectuat la Institutul Național de Standarde și Tehnologie al SUA din Boulder, Colorado, fizicianul Shlomi Kotler și colaboratorii săi au construit o pereche de membrane vibrante din aluminiu asemănătoare cu două tobe mici, fiecare având aproximativ 10 micrometri lungime.

Deși aceste structuri sunt abia vizibile cu ochiul liber, ele sunt enorme după standardele cuantice, constând din aproximativ un trilion de atomi fiecare. Când fizicienii au descoperit mecanica cuantică în urmă cu un secol, „oamenii nu și-au imaginat că ai putea face un experiment cu ceva atât de mare”, spune Kotler, care se află acum la Universitatea Ebraică din Ierusalim.

Echipa a atins membranele cu fotoni cu microunde pentru a le face să vibreze sincronizat, astfel că mișcările lor să fie într-o stare cuantică încurcată: la un moment dat, pe măsură ce tamburile se clătinau în sus și în jos, măsurând deplasarea lor de la plat,awdwd erau în aceeași poziție exactă, iar sondarea vitezei lor a redat valori exact opuse.

Alte două laboratoare au făcut măsurători similare pe obiecte vibratoare macroscopice în trecut, arătând dovezi indirecte ale stărilor. Kotler spune că acest lucru este similar cu modul în care aparatele de înregistrare vechi și-au pre-amplificat semnalul înainte de a-l trimite la amplificator, contribuind la reducerea zgomotului. Echipa a îmbunătățit, de asemenea, tehnicile anterioare, permițând cercetătorilor să creeze posibilități mai fiabile.

Aceste noi informații vor fi cruciale pentru aplicații precum computerele cuantice care ar putea codifica informații în vibrațiile unei game de membrane, după cum a afirmat Kotler. Aceasta reprezintă o alternativă la abordările actuale, care implică de obicei curent electric sau sisteme atomice. Amazon a anunțat recent că investighează posibilitatea utilizării cristalelor vibrante pentru codificarea și procesarea informațiilor cuantice.